斯坦福大學崔屹團隊研製出神奇織物，正面穿春天反面穿夏天

近日， 斯坦福大學崔屹教授團隊研發出一種新型面料， 正穿保暖反穿降溫， 相關論文已於11月10日發表在美國科學促進會期刊《科學進展（Science Advances）》上。

維持人體體溫是生活中最基本的需求之一， 而加熱和冷卻所消耗的能源， 卻占美國家庭能源使用總量的40％， 消耗這麼高是因為製冷和制暖設備都是對整個房間進行溫控， 而若能讓衣物也能實現溫度控制， 則能源消耗勢必會下降許多， 然而， 要讓衣服既要能保溫又要能散熱卻是一項重大的挑戰。

斯坦福大學材料科學和工程教授， 中科大化學系93級畢業生崔屹所帶領的團隊就解決了這個問題， 他們製作出一種雙模四層織物， 最外兩層是厚度分別為24和12微米的納米聚乙烯（nanoPE）， 中間兩層是厚9微米的碳以及厚0.15微米的銅。 而它能一面穿保溫一面穿散熱所依賴的原理是改變織物的熱輻射率。

作為恒溫動物， 人體無時不刻不在分解脂肪、 “燃燒”糖分來糖分來生熱， 這些熱量不會一直待在體內， 而是會被熱傳導、對流換熱和輻射換熱三種形式散發出去， 如果散發速度大於人體熱量產生的速度則是降溫， 反之則是升溫。

在人體靜止時， 有50%左右的熱量都是以向外輻射紅外線的方式散發，

不同材質的衣服又會影響這個散發效率， 比如， 穿著一層碳材質衣服， 其紅外輻射率為0.9， 比一般衣物高0.1， 則體感就會涼爽， 而穿著銅材質的衣服， 其能將紅外輻射折射回去， 輻射率非常低， 只有0.3， 穿著它人體的熱量大部分會被保存在衣服內部， 體感又會悶熱。

而織物分層之後， 內層貼近肌膚的是熱傳導散熱， 對衣服整體的保溫性影響很小， 整體的熱輻射率取決於外層， 因此當碳層朝外時衣服就降溫， 反之銅層朝外時又可以保暖。 不過， 碳和銅都不是親膚材質， 作為織物必須還要考慮舒適性， 所以才要在內層的銅和碳之外再夾上一層經親水性改造、能透氣和排汗的聚多巴胺納米聚乙烯層。

為測試該織物的性能，

崔屹團隊用51 W/m2功率的電加熱器模擬人體， 給它穿上普通的針織衫時， 其體表溫度為36.9°C， 換上碳層朝外的新織物後溫度下降到33.8°C， 再換成銅層朝外的同樣織物後， 溫度驟升至40.3°C， 正反穿溫差為6.5°C。

實際上， 崔屹團隊在2016年就已製作出單層的銅和納米聚乙烯織物，

不過今年才嘗試將不同材質的面料符合在一起， 其成果驚人的好， 且碳、銅層非常薄， 與聚乙烯一樣都是生活中常見的材料， 價格低廉， 所以他們已經在嘗試商業化運作。 根據電腦建模結果， 進一步改進後的商業版應該能將正反穿的體感溫差擴大到14.7°C。

不過， 要把此種有利於保暖和節能的面料製作衣服的話還有一堆問題要解決， 比如要可洗且性質穩定， 上市前還要數年時間完善。