【正穿溫暖,反穿涼爽,這件衣服還能發電??[哆啦A夢吃驚]】日前,浙江大學光電學院教授李強與西湖大學工學院教授仇旻聯合團隊,研發出一款微納熱管理材料,它可以制成衣服,一面能給使用者帶來溫暖,另一面能幫助人們保持涼爽。此外,該材料還有望用於建築物熱管理,為節能減排開拓新思路。近日,相關研究在《納米通訊》雜志上發表。傳送門:http://t.cn/A6VUPcVc

“這種材料有兩層,上層為白色,用於散熱。下層為灰黑色,能夠保溫。”李強告訴《中國科學報》,“夏天或者白天人們需要散熱時,就把白色層穿在外邊。冬天或者夜間需要保溫時,把衣服反過來,黑色層穿在外邊即可。”

這種雙層材料中間是帶有納米孔的鋁,鋁的一側是兩種有機材料ePTFE(戶外衣服常用材料) 和 PMMA。其中,多孔的 PMMA 凃層凃覆在 ePTFE 上,可以增強輻射散熱,還能高效散射太陽輻射能量。鋁的另一側采用納孔聚乙烯上沉積鋅、銅納米顆粒的方法,可來抑制輻射散熱、並高效吸收太陽輻射能量。

圖1:光照下進行熱電產生實驗
圖2:材料的原理示意圖和實物圖。受訪者供圖

“也就是說,保溫時它能盡可能地吸收太陽的熱量,並將人體熱輻射反射回皮膚。散熱時盡可能散射太陽光,同時高效地將人體熱輻射散到外界環境中。”李強說,“織物材料整體厚度只有約 0.3毫米,比普通的 T 恤(約 0.5毫米)還要薄。”

用這種材料做成的衣服,皮膚和衣服間能產生“溫差”,如果把熱電材料放在兩個有溫差的物體中間,就能將熱能轉化成電能。這自然讓科學家想到它的另一個“附贈”的應用——發電。

研究發現,按照當前熱電材料產生電能的效率,中午在保溫模式下,這種微納材料覆蓋下熱電模塊可產生69毫瓦/平方米的電能。夜間在散熱模式下也能產生約24毫瓦/平方米的電能。

“人體表面約1.6平方米,正午最大能產生110毫瓦的功率。我們平時使用的耳機功率約十幾毫瓦,所以它完全可以給耳機充電。”李強說,“智能手機的功率約5瓦,因此目前還不能為手機充電。”

李強解釋說,衣服和皮膚的溫度差肯定不能太大,否則會灼傷皮膚,所以利用這個溫差也有一定的局限性。另一個能夠提升發電功率的因素是熱電模塊的溫度電壓系數,“但這是個熱電材料的問題,還需要進一步提高材料科技水平”。http://t.cn/A6VUPcVf

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