經白堊處理的化纖織物圖層相比以往的材料更加透氣涼爽
在未經過濾的自然陽光中,是近紅外線和紫外線波長為我們的身體提供熱量。要想在炎熱的天氣裡保持涼爽,與其說是少穿衣服,不如說是穿對衣服。一種新型織物塗層可以在這方面提供幫助,它基本上是由粉筆製成的。
經白堊處理的化纖織物樣本(右)與未經處理的對照樣本
有鑑於此,科學家們之前已經開發出了含有二氧化鈦等化合物的實驗性織物,透過將這些波長反射到穿戴者身體以外的地方來達到降溫效果。然而,目前將這些物質應用到紡織纖維上需要複雜的技術,這使得該技術難以擴大商業生產規模。
其他研究團隊則探討使用聚偏二氟乙烯等光反射有機聚合物。雖然這些物質有時更容易加工,但其生產需要使用PFAS(又稱”永久化學物質”),這種物質在環境中會長期存在,並與許多健康問題有關。
麻州大學阿默斯特分校的研究小組從反光石灰石外牆灰泥中汲取靈感,尋求一種既簡單又環保的替代品,這種灰泥用於在炎熱氣候下保持室內涼爽。碳酸鈣是石灰石的主要成分,白堊也是石灰石的一種。
科學家利用一種名為化學氣相沉積的技術,首先在各種市售織物的小方塊上塗抹了一層5 微米厚的聚丙烯酸羥乙基酯(2-羥乙基丙烯酸酯)黏合劑。
然後將這些方塊重複浸泡在含有鈣離子或鋇離子的溶液中,以及含有碳酸根離子或硫酸根離子的溶液中。這樣一來,織物上就會形成大小均勻的碳酸鈣晶體,形成反光的亞光白色表面。
完成的樣品隨後在室外陽光下進行了測試,氣溫超過90 ºF(32 ºC)。結果發現,方塊下面的溫度比環境溫度平均低8 ºF (4 ºC)。
此外,如果將經過處理的織物樣本下面的溫度與未經處理的相同織物樣本下面的溫度進行比較,則兩者之間的差異高達15 ºF (8 ºC)。這比僅僅透過遮光效果產生的降溫效果要好得多。
重要的是,測試表明,反覆清洗不會導致塗層從底層材料上脫落。
埃文-帕塔米亞(Evan D. Patamia)是一名研究生,與特里莎-安德魯(Trisha L. Andrew)教授和本科生梅根-K-易(Megan K. Yee)共同領導了這項研究。他說:”不需要任何動力輸入,我們就能減輕人的悶熱感,這對於在酷熱環境中努力保持涼爽的人來說,可能是一種寶貴的資源。”
該技術目前正透過一家衍生公司實現商業化。帕塔米亞將在美國化學學會秋季會議上介紹團隊的研究成果。