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科学家研制出能吸收和释放热量的微型胶囊能

来源:石蜡 时间:2025/4/27
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衣服可以有自己的内置的气候控制,可以在炎热的天气里给穿戴者降温,当天气寒冷时,可以把它们加热。

科学家已经研制出了能够吸收和释放热量的微型胶囊,比人类头发的宽度小一千倍——由淀粉制成,并装有微量的蜡状物质,可以永久附着于纺织纤维上。

电子显微镜图像显示附着在衣物纤维上的微型胶囊(圆形物体)。“纳米胶囊”是由淀粉制成,并装有微量的蜡状物质

蜡被设计成在人体温度以上融化,因此当穿戴者体温升高时,它会吸收热量,当温度下降时,它又会通过固化来释放热量。

这项技术背后的科学家们认为,它可能会导致开发出全新的运动服装系列,这些运动服装在运动员跑步时都很凉爽,然后在他们停下来的时候轻轻地让他们暖和起来。

位于葡萄牙波尔图北部的纳米技术和智能材料研究中心的科学家卡拉·席尔瓦博士说,他们希望这项技术能在未来3年内实现商业化。

席尔瓦博士说:“它可以用于户外服装、运动服装和日常服装。”

“它能特别改善那些无法控制自己体温的人,比如小孩和老人。”

虽然有些运动服已经使用特殊的面料来给穿戴者降温,但这项技术增加了在需要时释放热量的新功能。

它的工作原理是模仿人体的汗液——皮肤上的液体在蒸发时吸收了大量的热量。

这是因为它需要相当大的能量来将物质从固体变成液体,然后再变成气体,当材料变回固体时释放能量。

席尔瓦博士及其团队开发了一种在纳米宽的改性淀粉的空心壳内包裹蜡质材料(包括石蜡)的微小液滴的方法。

这种蜡状物质被困在这些“纳米胶囊”里,不能逃逸,但当加热或冷却时,它仍然会从固态变成液态,然后又回到原来的状态。

由欧盟资助的研究人员发现,他们可以设计出蜡状物质,这样它就能在人体温度上下融化和固化。这意味着,如果穿戴者的皮肤变得太热,蜡会通过从固体变成液体来吸收多余的热量,然后如果他们的体温下降,它将通过固化来释放热量。

席尔瓦博士说,这种纳米胶囊可以在化学上与广泛的纤维结合,即使在洗涤过程中,它们也会永久附着在织物上。她说:“纳米胶囊通过共价键连接到纺织品上,这是自然界中发现的最强化学键。

“这确保了功能化服装的耐洗涤性,这样胶囊在洗完后仍会保持固定。”

虽然有些运动服已经使用特殊的面料来给穿戴者降温,但新技术增加了在需要时释放热量的新功能。照片上是装在衣服上的微型胶囊

“当纳米胶囊装满了能改变人类皮肤温度的材料时,它们将能够通过在核心材料液化时吸收能量来保持使用者的凉爽,或者在再次结晶时通过释放能量来加热它们。

该团队正在与比利时化学和纺织公司DevanChemicals合作,与一些皮肤科公司一起开发这项技术。

他们希望能适应这种胶囊,这样它们也可以作为一种运送天然植物油的方式,可以杀死细菌,以帮助治疗诸如湿疹这样的皮肤状况。席尔瓦博士说,纳米胶囊可以连接到衣服上,并在有可能引起皮肤感染的细菌的存在下编程释放其有效载荷。这可以帮助改善患有局部感染的人的生活质量。

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