经白垩处理的化纤织物图层相比以往的材料更加透气凉爽
在未经过滤的自然阳光中,是近红外和紫外线波长为我们的身体提供热量。要想在炎热的天气里保持凉爽,与其说是少穿衣服,不如说是穿对衣服。一种新型织物涂层可以在这方面提供帮助,它基本上是由粉笔制成的。
经白垩处理的化纤织物样本(右)与未经处理的对照样本
有鉴于此,科学家们之前已经开发出了含有二氧化钛等化合物的实验性织物,通过将这些波长反射到穿戴者身体以外的地方来达到降温效果。然而,目前将这些物质应用到纺织纤维上需要复杂的技术,这使得该技术难以扩大商业生产规模。
其他研究小组则探索使用聚偏二氟乙烯等光反射有机聚合物。虽然这些物质有时更容易加工,但其生产需要使用 PFAS(又名"永久化学品"),这种物质在环境中会长期存在,并与许多健康问题有关。
马萨诸塞大学阿默斯特分校的一个研究小组从反光石灰石外墙灰泥中汲取灵感,寻求一种既简单又环保的替代品,这种灰泥用于在炎热气候下保持室内凉爽。碳酸钙是石灰石的主要成分,白垩也是石灰石的一种。
科学家们利用一种名为化学气相沉积的技术,首先在各种市售织物的小方块上涂抹了一层 5 微米厚的聚丙烯酸羟乙基酯(2-羟乙基丙烯酸酯)粘合剂。
然后将这些方块反复浸泡在含有钙离子或钡离子的溶液中,以及含有碳酸根离子或硫酸根离子的溶液中。这样一来,织物上就会形成大小均匀的碳酸钙晶体,从而形成反光的亚光白色表面。
完成的样品随后在室外阳光下进行了测试,气温超过 90 ºF(32 ºC)。结果发现,方块下面的温度比环境温度平均低 8 ºF (4 ºC)。
此外,如果将经过处理的织物样本下面的温度与未经处理的相同织物样本下面的温度进行比较,则两者之间的差异高达 15 ºF (8 ºC)。这比仅仅通过遮光效果产生的降温效果要好得多。
重要的是,测试表明,反复清洗不会导致涂层从底层材料上脱落。
埃文-帕塔米亚(Evan D. Patamia)是一名研究生,与特里莎-安德鲁(Trisha L. Andrew)教授和本科生梅根-K-易(Megan K. Yee)共同领导了这项研究。他表示:"不需要任何动力输入,我们就能减轻人的闷热感,这对于在酷热环境中努力保持凉爽的人们来说,可能是一种宝贵的资源。"
该技术目前正通过一家衍生公司实现商业化。帕塔米亚将在美国化学学会秋季会议上介绍团队的研究成果。