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寒冷的冬天总是容易让人犯愁，尤其是穿衣，穿少了真的冷，穿多了没风度。
近日，著名华裔科学家崔屹领衔的一支斯坦福大学材料科学研究团队，发表了一项极富想象力的研究成果——一款拥有神奇功效的全新“布料”：贴身穿着时，它不需要借助外部能量就可调节人体向外辐射热量的多少；正面穿着时，可以帮助人体保温，而翻过来穿，会帮助人体散热！
该团队称，这项发明有望将体感温度的舒适区间扩大14.7°C之多，从而让人在很大的温度范围内都保持舒适，更会显著降低大量的建筑物制冷/制热能耗。
哇，这不就是所谓的冬暖夏凉吗？
那以后是不是就可以不再为穿什么发愁了，有一件可以正反穿的衣服就好，一想到这你是不是和塑哥一样开心呢，哈哈哈，下面我们就来看看这款材料是如何实现冬暖夏凉的吧。
图 | 崔屹教授
“
人体辐射式加热/制冷双模织物（dual-mode textile for human body radiative heating and cooling，简称双模织物）
”
说是“织物”，但它并不是用什么纤维织起来的，而是由纳米材料制成的。
这种贴身穿着的神奇“布料”不依赖制冷剂，也不用需要暖宝宝里铁粉的氧化反应，只需厚度为几十微米的薄薄一层，就可以实现被动式的辐射换热：正面穿，可以最大限度减少人体对外的热辐射，实现体表保温；反面穿，最大限度增加人体对外辐射，比常规衣物明显凉快得多。
崔屹团队研发出来的“布料”贴身穿着时的示意图
这块布料为什么会这么神奇呢？这要从人体维持体温的原理说起。
作为一种恒温动物，人是通过体内产热和体表散热的动态平衡来维持合理的体温的。所谓的体内产热，就是通过类似于燃烧燃料的方法，消耗葡萄糖等能量物质产生热量；而散热则包括热传导、对流换热和辐射换热三种形式。
其中，人体静止时，有 40%-60% 的散热量是通过向外辐射红外线实现的。当周围的环境温度低于人体温度时，人体便可以把热量以电磁波（主要是红外线）的形式向外辐射。
因此，在维持体温的动态平衡中，如果辐射的热量大于体内产热，人就会降温；而如果辐射的热量小于体内的产热，则会升温。
而辐射量的高低，主要取决于“辐射率”。辐射率是一个物体表面的固有属性，辐射率高，辐射出的能量就多；而辐射率低，通过热辐射带走的能量就少。因此，如果可以控制辐射率，让它在需要放热的时候变高，需要降温的时候变低，就可以改变人体对外辐射热量的多少，进而实现衣物帮助人体保温还是散热的调控。
崔屹团队的神奇发明，利用的就是辐射率决定辐射量、而辐射量决定体表是升温还是降温的原理。
双模织物总共由三种材料构成：
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在上下两层，为对红外波段的热辐射几乎“透明”的纳米聚乙烯基底。两层纳米聚乙烯中间，夹着一个双层辐射体，由辐射率超高的碳薄层，和辐射率超低的铜薄层组成。
相对粗糙和多孔的碳层有着很高的辐射率
相对光滑的铜层辐射率就要低很多
由于贴身穿着，不管任何织物，贴着皮肤的内层主要的传热方式是热传导。因此，内层材料的辐射率对织物整体的辐射率几乎没有影响——织物的辐射率主要取决于织物的外层材料。
大部分的常规衣服面料的辐射率都在 0.8 左右，这个数字意味着它们只能以固定的散热量来为人体提供保温：
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在双模织物的双层辐射体中，碳层的辐射率高达 0.9（辐射率的理论上限为 1），意味当它朝外时，辐射散失的热量会大于体内的产热，从而导致体表温度的下降：
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而铜层的辐射率则只有 0.3。因此，当这一层朝外时，辐射散失的热量会小于体内的产热，从而起到比常规织物好得多的保温效果：
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为了验证双模织物的效果，研究人员做了如下的实验：
在 22.0°C 的环境温度下，一个用来模拟人体体表的电加热器以 51 W/m2 的功率产生着热量。
当加热器“穿”上一件普通针织衫的时候，其表面温度（模拟衣服下面的人体体表温度）为 36.9°C。
换上双模织物后，碳层朝外时，其温度下降到了 33.8°C，比普通织物低了 3.1°C；而当铜层朝外时，温度升高到了 40.3°C，比普通织物高出 3.4°C！不同穿着方式造成的温差高达 6.5°C！
事实上，在去年，崔屹团队就已经实现了使用纳米多孔聚乙烯制作可以降温的织物。但用同一块布，正反面穿着却有着不同的效果，这还是第一次。他们的成果已经于近日发表在了《SCIENCE ADVANCES》杂志上。对于崔屹团队来说，这不过是他们发表的又一篇顶级期刊论文，但对于纺织业、服装业来说，却可能是具有特殊意义的一次技术突破。
首先，这是一件不需要消耗额外能源、不需要精密自动化控制，却可以实现“全天候”保持温度舒适任务的衣服。不论是早上的阴冷还是温暖的午后，它都可以提供全时段、全温段的服务，而不用总是“及时增减衣物”，或纠结于“二四八月乱穿衣”。
其次，这还是一种廉价的技术。其中用量最大的材料聚乙烯，是非常常见的日常材料，常用于制作保鲜膜、食品包装等日用品。
当然啦，崔屹团队表示，如果配合上带有电源的可穿戴设备，他们可以让衣服变得更加智能、可控。嗯，这是要在衣服上加个电源吗？塑哥脑补了一下这个场面，有点科幻哦。这种有些科幻片都不一定敢想象的场景，正在被科学家们变成现实。
目前这款材料做为“织布”还不尽完美，比如，尚不能对湿度进行调节；另外耐磨、耐洗方面也有待证实；而大家剁手买衣服的时候，温度的需要经常让位给风度。
不过，时尚的潮流总是说变就变，或许过不了多长时间，微米级别厚度、可以同时御寒和散热、甚至可以精确调控温度的衣服，实现科技与时尚的完美统一。
来源：Hi塑料
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