把科技穿在身上,既有温度也有风度******
仿造鹅绒、碳纳米管加热膜、人体红外反射材料……
把科技穿在身上,既有温度也有风度
在刚刚过去的春节假期,受寒潮天气影响,全国部分地区气温大幅下降,处于“速冻”模式中。
来自中央气象台的信息,节日期间,我国东北、华北部分地区,气温创今冬新低,黑龙江省漠河市最低温度甚至跌至零下53摄氏度。
为了防寒,连不少“要风度、不要温度”的年轻人,都穿上了厚实的外套。
不过,想御寒保暖,不必非要把自己裹成“粽子”。如今,用在冬衣上的“黑科技”能够帮助人们“既有风度、也有温度”。
“人体热量的散失是由于热传递造成的,热传递有3种基本方式:传导、对流和辐射。”天津工业大学纺织科学与工程学院高级工程师、博士生导师夏兆鹏在接受科技日报记者采访时介绍道,为了达到保温效果,在设计上冬季防寒衣物要尽一切可能减少热量经由这3种途径流失,冬季保暖材料及保暖服装也都是围绕着这一原理进行研发和设计的。
仿造鹅绒:
即使被浸湿也能实现保暖效果
“冬天人体与外部低温环境间存在巨大温差,这就造成热传导,即热量会从温度高的地方传导到温度低的地方。如果在衣服中加入低导热系数的高蓬松保暖填充物,就可以阻止热传导,进而减少人体热量散失,达到保暖的目的。”夏兆鹏介绍道,这类保暖填充物主要起阻隔热传导的作用,目前比较常见的天然材料有棉、毛、羽绒等,比较常见的化学纤维材料有中空涤纶、喷胶棉等。
与传统保暖填充材料相比,近年来出现了一些新型保暖填充材料,其中具有代表性的就是仿鹅绒结构高保暖絮片。这种填充材料不仅保暖性强、轻便,而且在潮湿的环境下依旧可以持续保暖。在2022年北京冬季奥运会上,中国运动员的防寒服中就用这种仿鹅绒结构高保暖絮片作为填充材料,其在完全浸湿的条件下仍然能够达到98%的保暖率。
“仿鹅绒结构高保暖絮片的主要成分是与鹅绒纤维直径长度相差不大的仿造鹅绒,同时混入远红外涤纶和热熔涤纶。”夏兆鹏解释,其中仿造鹅绒以中空涤纶和Y形涤纶为主体,这两种涤纶可以最大限度地储存静止空气,而静止空气可以较好地保存热量。此外,即使是在被水浸湿的情况下,中空涤纶和Y形涤纶依然可以储存一定的静止空气。
仿鹅绒结构高保暖絮片能够克服天然鹅绒显臃肿、有异味、易跑绒和价格高等缺点,同时具有超轻、超薄、湿态保暖、高蓬松度等特点,而且洗涤后回弹性好、不缩水、保暖率不降低。
碳纳米管加热膜:
通电即发热,温度可调控
采用加热材料制作的电热服是国内外研究最多的冬季服装之一。
“常见的加热材料有镍铬加热丝、复合加热丝、碳纤维加热丝、碳纳米管加热膜等,这些材料被内置于衣服中制成电热服,当电热服连上充电设备后,电流经过衣服内部的加热材料就会产生热量,仿佛把电热毯披在身上。”夏兆鹏介绍,除此之外,该类衣服还内置了传感器,通过蓝牙即可实现对衣服的智能控温,用户只需要下载一个App,就可以用手机随时调整衣服的温度。
其中,碳纳米管加热膜作为控温加热系统中的重要元件,具有非常好的应用前景。“碳纳米管加热膜可以反复水洗,耐弯折次数达到10万次以上,而且薄膜厚度约为几十微米,具有非常好的柔性,发热效率大于65%。”夏兆鹏补充道。
除此之外,价格相对便宜的金属丝线性加热元件,如镍铬加热丝、复合加热丝等,也是加热“能手”。
“金属丝类材料具有高导电性、良好的电加热性能,且具有传感、电磁屏蔽等性能。以复合加热丝为例,其是在金属丝中添加了钼,既减少了金属的氧化,同时还可以提高金属电加热元件的耐用性。”夏兆鹏介绍道,将含有钼的金属丝,通过冷拉伸工艺变成微米级金属微丝,使其由金属丝转变为纤维。该纤维可以与聚酯纱线混纺制备成纱线,用其制作出的织物具有导电性。
相较普通导电织物,这种导电织物的柔性及舒适性都有所提升。“其柔性及形态与传统纤维及纱线十分接近,舒适性也得到提升。”夏兆鹏表示,不过,这类制衣材料仍然存在不耐长时间水洗、比较重等缺点。
人体红外反射材料:
人体热辐射反射率可达60%
红外热辐射是人体热量损失的另一种形式,传统纺织品的红外辐射率高、热量损失快,有研究指出棉花不可避免地会以中红外形式辐射出人体50%以上的热量。而人体红外反射材料则可以通过将人体发出的红外波反射回人体的方式减少红外热辐射损失,以达到保暖的效果。
“人体红外反射材料多数由金属颗粒构成,这些颗粒以一种微结构形式存在,将此材料附在织物上,便形成了红外波反射层。该反射层可以把人体辐射的大部分红外波都反射回来,从而达到保温效果。”夏兆鹏补充道。
“人体红外反射材料通常被用来制作冬装外衣的内衬,一般其人体热辐射反射率可以达到60%,提高服装防寒保暖效果比较明显。”夏兆鹏表示,不过,如果长时间处在超低温环境下,由于人体辐射的热量有限,因此该材料或无法达到理想的保暖效果。
聚四氟乙烯微孔膜:
低温环境下既透气又防水
冬季户外可能会出现下雨、降雪、霜冻等天气,通过高密防水层阻挡雨、雪、霜的侵入,可避免因衣物内层保暖材料被浸湿而导致保暖系数降低、保暖效率下降甚至失效。
“防水材料是在高密织物外面附上一层聚四氟乙烯微孔膜、水性聚氨酯膜或者聚氨酯膜。”夏兆鹏解释道,聚四氟乙烯微孔膜每平方厘米有十多亿个孔,在低温环境下,这些孔洞的开孔率可以达到80%。该孔的直径比水蒸气分子的直径大700倍,因此人体产生的汗蒸汽可以从中通过,从而保持衣服的透气性。聚四氟乙烯微孔膜上孔的直径比一般水的直径小很多倍,因此外面的液态水无法通过,从而达到了防水的目的。(科技日报 记者 陈 曦)
2023,世界期待更多的正能量******
国际观察|2023,世界期待更多的正能量
新华社北京1月5日电(记者刘赞)2022年,世界动荡不安:美国四处拱火浇油,乌克兰危机延宕难解;新冠疫情持续,奥密克戎毒株成为全球流行的主要毒株;通货膨胀、粮食危机、能源安全问题复杂严峻,世界经济复苏迟滞乏力;气候变化危害日益凸显,气候变化谈判举步维艰……
2023年,世界充满悬念:乌克兰危机能结束吗?世界卫生组织会不会宣布新冠大流行终结?世界经济能否摆脱衰退阴影?美国政局变化有哪些外溢影响?亚太地区热点问题会不会持续升温?气候变化谈判又能否取得新进展?
悬念一:乌克兰危机能结束吗?
2022年2月24日,俄罗斯对乌克兰发起特别军事行动,乌克兰危机升级。以美国为首的西方国家不断对乌提供军事和经济援助,使这场冲突变成了持久战。与此同时,美国及其盟友对俄实施规模空前的严厉制裁,但未能击垮俄经济。
目前,俄乌两军基本处于相持状态。由于双方立场差距巨大,短期内难以通过谈判化解危机。美国继续拱火浇油,日前再次宣布对乌追加18.5亿美元军援,其中包括“爱国者”防空导弹系统。美国国会最近还通过2023财年综合拨款法案,其中包括高达450亿美元的援乌资金。俄罗斯近期则宣布,计划将俄军规模从115万人扩充至150万人,释放出加强军事力量的信号。
2023年,这场危机是走向终结,还是进一步升级,目前难以预料。西方国家能否承受持续对乌援助给本国经济和国防带来的巨大压力,将是决定局势走向的一个重要因素。
悬念二:新冠大流行能终结吗?
过去一年,变异新冠病毒奥密克戎毒株成为全球流行的主要毒株。与此前流行的毒株相比,其传染性更强,具有多个亚型,在世界各国引发一波波新的疫情高峰。不过,奥密克戎的致病力明显减弱,感染奥密克戎导致的重症率和死亡率显著下降,这也促使世界各国逐渐调整防疫政策。
世界卫生组织总干事谭德塞不久前表示,希望在2023年某个时候可以宣布新冠疫情不再构成全球卫生紧急事件,世卫组织紧急委员会1月将开会讨论其判断标准。
面对抵御新冠病毒的战役,全球科学家在不懈寻求下一代疫苗、抗病毒药物等新武器,随着新冠疫苗和药物的研发取得进展,人类必将拥有越来越多对付病毒的武器,构筑起抵御新冠病毒的坚盾。
悬念三:世界经济能摆脱衰退阴影吗?
2022年,世界经济困难重重,特别是通货膨胀困扰很多国家。以美国为首的西方国家此前为应对新冠疫情、刺激经济长时间施行超宽松货币政策,为通胀飙升埋下祸根。乌克兰危机升级后,西方对俄制裁使得原本就被疫情所扰乱的国际供应链进一步受阻,能源、粮食价格高企进一步推高通胀,欧美多国物价涨幅创下40年来最高纪录。
为应对通胀,美联储快速大幅加息,导致其他经济体货币大幅贬值,加剧其输入性通胀。不少国家被迫跟随美国加息步伐,引发经济衰退担忧。
国际货币基金组织2022年10月发布的《世界经济展望报告》预计,2023年全球经济增速为2.7%,较7月的预测值下调0.2个百分点,全球经济面临巨大下行风险。
不过,随着累积需求释放和政策效应叠加,中国经济将呈现明显复苏增长势头,这将为世界经济带来持续动力、机遇和信心。
悬念四:美国政局变化将产生哪些外溢影响?
2022年,美国民主、共和两党继续恶斗,在堕胎权、控枪、移民等一系列问题上尖锐对立。在11月的中期选举中,共和党夺取国会众议院控制权,民主党则以微弱优势保住参议院控制权。
在两党瞄准2024年总统选举、新一届国会两院“分裂”的情况下,共和党预计将在2023年对拜登政府发起更多挑战,其现行的内外政策将面临巨大不确定性。
共和党内部斗争也可能趋于激烈。由于打算参加下届总统选举的前总统特朗普在中期选举中发挥的作用不佳,共和党内温和派可能考虑放弃对他的支持。同时,共和党在众议院的席位优势不大,使得党内极端势力或将有更多机会左右该党在国会的立场。
在政治极化、党争加剧的背景下,美国政局走向具有较大不确定性,这将影响美国的对外政策,进而对世界造成复杂影响。
悬念五:亚太地区热点问题会持续升温吗?
2022年,在美国搅局之下,亚太多国面临不同程度震荡,地区局势局部升温。
美军撤离一年后,阿富汗仍然面临严峻安全形势和严重人道主义危机。在朝鲜半岛,美国与韩国多次举行大规模联合军演,朝鲜发射导弹予以反制,半岛紧张局势不断升级。在美国支持下,日本最近正式通过新版《国家安全保障战略》等3份安保政策文件,提出打造所谓“反击能力”即事实上的攻击能力等政策主张,并将在未来5年大幅增加军事开支,引发国际社会担忧。
可以预见,美国会持续在亚太“拉小群”、搞事情,2023年的亚太恐怕难以平静。
悬念六:气变谈判能取得新进展吗?
气候变化是人类面临的重大挑战。2022年,从巴基斯坦特大洪灾造成1000多人死亡,到欧洲夏季高温干旱造成泰晤士河源头干涸、莱茵河几乎断航,再到最近冬季风暴几乎席卷全美造成数十人死亡……一系列极端天气事件提醒人类,应对气候变化刻不容缓。
2022年11月,《联合国气候变化框架公约》第二十七次缔约方大会(COP27)在埃及沙姆沙伊赫举行。发达国家在向发展中国家提供资金和技术支持等问题上依然态度消极,其先前承诺的每年1000亿美元资金支持仍未兑现。作为会议成果的一大亮点,本次大会最终同意建立损失与损害基金,旨在向最脆弱和受气候变化影响最严重的国家提供财政援助,但这只是第一步,基金形式、出资国家、分配方式、援助对象等关键问题被留到2023年继续谈判。
当前,发达国家经济状况总体不佳,加上能源供应紧张导致部分发达国家重新转向煤炭发电,发达国家自身减排意愿以及为发展中国家减排提供支持的意愿都在下降。在这样的形势下,2023年在阿联酋迪拜举行的COP28能否就上述关键问题取得新进展值得关注。
(文图:赵筱尘 巫邓炎)