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碳和铜的双层结构有助于新织物吸收和释放热量。图片来源：《明升体育app进展》

本报讯 几乎没有什么衣物比那些能够两面穿着的服装更不招人喜欢了，然而一个工程师团队如今发明了一种新的织物，它既可以制成最暖和的衣服，也可以变为最凉快的穿着。这种合成纤维可以使穿戴者变暖或变凉，而这完全取决于身体接触的是哪一面。研究人员已经在尝试将这种史无前例的发明商业化，它很快就能让穿戴者省却大量控制温度的烦恼以及金钱。

在美国，取暖和制冷是大多数家庭最大的能源消耗，占家庭能源消耗的40%。因此，研究人员已经开始寻找其他方法控制温度，例如衣物。

让衣服变暖很简单——设计可以更好捕捉人体自身热量的隔热材料。然而由于纺织品通常会在皮肤表面吸收热量，因此使衣服冷却变得十分困难。最近的一项策略是制造一种对身体产生的红外辐射(IR)通透的材料——以这种方式散失的热量占身体热量的40%到60%，从而使这些热量能够释放到周围的环境中。

如今，加利福尼亚州帕洛阿尔托市斯坦福大学材料明升体育app家崔屹和他的同事把隔热和IR处理的方法结合在一个分层的织物中，从而可以根据穿戴者接触的不同侧面来加热或冷却。

这种45微米厚的材料大部分是由聚乙烯（PE）制成的，它是一种廉价的塑料，在这种情况下，它布满了纳米尺寸的孔洞。这种纳米PE可以阻挡可见光，所以它是不透明的，就像基于PE的塑料膜一样。但它却能够让来自身体的IR穿过。

而夹在PE中间的则是一种由两部分构成的材料——纳米PE涂层一边覆盖着一层能够吸收(并释放)IR的碳层，而另一边则覆盖着一层超薄的铜层，它只能吸收和放出很少量的IR。

至关重要的是，这个双层结构并非位于布料的正中间，而是更靠近其中的一侧。当双层结构靠近皮肤时，碳层就在外面。当它吸收来自身体的热量时，会将其重新辐射到周围的空气中，使穿戴者凉爽；而内部的铜层则阻止它向皮肤辐射热量。

但如果衣服被翻转过来，双层的一面就会离身体更远。这就阻止了碳层吸收来自皮肤的过多热量。最终，无论来自身体的热量被吸收还是再辐射，它都会被现在正位于外侧的铜层反射回皮肤，从而有效地捕获了来自身体的热量。

换句话说，如果将这种材料制成衣服，在寒冷的冬天，让镀铜层一面朝外，衣物会自动聚集热量，让皮肤保持温暖。如果是热天，让碳涂层朝外，衣服会自动释放热量为人体降温。

崔屹和他的同事在11月10日出版的《明升体育app进展》杂志上手机版说，这项技术运行得非常好，可以根据穿着的不同方式产生6.5摄氏度的温差。这就足以让恒温器的温度在冬天变得更低一些，在夏天变得更高一些，但仍然能够让大楼里的每个人都感到舒适。更有甚者，计算机建模表明，进一步的改进应该能够使这种温度的波动增加一倍以上。

“这是一篇令人兴奋的论文。”剑桥市麻省理工学院的机械工程师Evelyn Wang说，“我认为这是一个完美的概念并且非常简单。”与其他一些热调节技术不同，这种材料依靠的是一种被动的加热和冷却效果，这意味着它不需要外部电力来完成这项工作，这将使生产和维护变得更加容易。

该研究得到了美国能源部下属一个研究机构的资助。研究人员表示，虽然这一新材料还不能马上用于服装制造，但它具有显著的节能作用，应用前景广阔。

崔屹和他的同事已经开始努力将这项技术商业化，并计划在未来几年内成立一家公司，从而将其推向市场。崔屹说，碳层和铜层非常薄，就像聚乙烯一样，因此它们应该很便宜。但未来的织物将不得不跨越其他实际应用的障碍，比如在洗涤后的耐用性和稳定性。（赵熙熙）