第A14版:百科

现在什么材料的衣服最保暖

□奥肯

现阶段,北极熊的皮毛,是地球上保暖性最好的衣服。

我们冬装里填充的保暖棉、羽绒服和棉服的热反射技术,都用到的是从北极熊皮毛学到的仿生科技。

在极寒天气,风和水才是真正的敌人。可即便在最冷的时候,北极熊也能在冰山上玩耍,在冰冷刺骨的海水中游上10多千米。

北极熊身上的毛有两层,外层是含有油脂的防水针毛,游泳时能防止海水侵入,里层是保暖绒毛。将北极熊的“白毛”放在电子显微镜下,会发现北极熊的毛不是白色的,而是一根根中空而透明的毛管。人类肉眼所看到的“白色”,是因为毛的内表面粗糙不平,以致把光线折射得非常凌乱而形成的。北极熊的中空毛管中,存在大量静止空气,而静止空气是导热性最低的材料,所以北极熊的毛是绝佳的保暖纤维。同样,羽绒之所以保暖,也是绒丝之间锁住大量静止空气来保暖,与北极熊的毛异曲同工。

北极熊在透明的毛下还有一身黑色的皮,我们从它们的鼻头、爪垫、嘴唇以及眼睛四周的黑皮肤上就能窥见皮肤的原貌。黑色的皮肤有助于吸收热量,研究人员研究发现,北极熊特殊的透明毛管,能让空气中的高能紫外线沿着毛芯内部通过,反射到毛下黑色皮肤上,转化成热能,皮下的血液将热能输送到全身。

北极熊毛可反射热辐射,在热成像摄像机中几乎是隐形的,只有头部的鼻头、嘴巴等部位有热量出来。毛裹住身体,减少了热量散发,从而保证了体表的温度。

北极熊的皮毛,防水又保暖,一系列神奇的构造,使它成为世界上最保暖的衣服,也给人类很多灵感,研发出相关仿生产品。

比如,以北极熊毛的结构,制作出外层防水、内部是中空管状的保暖棉,PrimaLoft、3M新雪丽、杜邦Thermolite等,都是用这原理设计出来的。

早期宇航服的构造,有数道铝箔夹层,就是仿北极熊毛,反射身体的热辐射来保暖。2019年10月15日,美国航天局发布了具有更大灵活性和更高安全性的下一代宇航服,舱外宇航服可在零下约157摄氏度至零上约121摄氏度之间的温度条件下工作,保护宇航员不受辐射、月尘和微流星体侵害。

美国哥伦比亚户外的奥米热能反射科技,就是使用银色聚酯纤维纱线制成衣服的保暖内衬,仅这一层薄薄的内衬,就能增加羽绒服20%的保暖效果。

关于北极熊皮毛的仿生科技,还在不断开发中,并且有望超过北极熊皮毛的保暖效果。

2018年,《先进材料》学术周刊发表了浙江大学柏浩教授团队的研究成果:模仿北极熊毛的结构,将蚕丝溶解于水中,制成含水量达95%的纺丝溶液;之后,再用注射器将混合物慢慢注入一个低温装置中,形成直径约为200微米、含有冰晶的冷冻多孔纤维;最后,再通过冷冻干燥,让纤维中的冰晶升华留下众多有序的片层孔。

“我们惊讶地发现,这种材料的导热系数比原本的北极熊毛发还要低,保暖性也更强。”柏浩说道。

这种隔热纤维和北极熊毛一样,可以反射身体的热辐射、减少了热量散发,甚至能在热成像设备前达到“热隐身”效果。未来的冬天,我们或许能告别厚重的外套,披一件薄如蝉翼的“毛衣”便可出门;野外作战的士兵,在“热隐身衣”的保护下,可成功躲过红外探测……

柏浩也获得了这项冻结纺丝技术的专利,他希望能把这种织物发展成商品。但同样研究冻结纺丝技术的法国科学家认为,柏浩的目标可能无法在短期内实现:“以目前的技术而言,生产一件织物的过程过于费时,还无法达到量产的水准。”

那么在现阶段,适合作为人类衣服的,仍然是北极熊的皮毛一体大衣。与此接近的,还有海豹、海象等生活在极地的动物皮毛,爱斯基摩人就用海豹皮缝制大衣。

服装业发展很快,背后的纺织行业进展并不快,除了新品研发,还有低成本的量产化以及商业化,每一步都很难。我们听说的所谓的“黑科技保暖服”,一茬接一茬地出现,可多年来大家冬天保暖的衣物主力依然是那几种。显然,那些“黑科技”,要么是瞎吹、要么是无法解决量产成本。

另外,有些人认为气凝胶最保暖,事实真的如此吗?

气凝胶是材料,不是纤维,更不是织物。气凝胶之所以保暖,是因为在很小的质量下,静止大量空气。气凝胶目前还没有纤维化的技术,就算气凝胶纤维化,静止空气的能力能否保留也存疑。

作为与气凝胶的对比,羽绒能保暖,是纤维之间能固定空气;合成保暖棉能保暖,是纤维做成中空管,纤维管道和纤维之间能静止空气。

在气凝胶的应用上,如某大品牌新推的高级系列羽绒服,只有在保护手机的口袋夹层使用气凝胶材料。

还有些公司宣称使用气凝胶纤维填充物,其本质是混有气凝胶材料的聚酯纤维,依然只有聚酯纤维的保暖效果,只是为了找卖点。

2021-01-05 2 2 江海晚报 content_46601.html 1 3 现在什么材料的衣服最保暖 /enpproperty-->