把科技穿在身上,既有温度也有风度******
仿造鹅绒、碳纳米管加热膜、人体红外反射材料……
把科技穿在身上,既有温度也有风度
在刚刚过去的春节假期,受寒潮天气影响,全国部分地区气温大幅下降,处于“速冻”模式中。
来自中央气象台的信息,节日期间,我国东北、华北部分地区,气温创今冬新低,黑龙江省漠河市最低温度甚至跌至零下53摄氏度。
为了防寒,连不少“要风度、不要温度”的年轻人,都穿上了厚实的外套。
不过,想御寒保暖,不必非要把自己裹成“粽子”。如今,用在冬衣上的“黑科技”能够帮助人们“既有风度、也有温度”。
“人体热量的散失是由于热传递造成的,热传递有3种基本方式:传导、对流和辐射。”天津工业大学纺织科学与工程学院高级工程师、博士生导师夏兆鹏在接受科技日报记者采访时介绍道,为了达到保温效果,在设计上冬季防寒衣物要尽一切可能减少热量经由这3种途径流失,冬季保暖材料及保暖服装也都是围绕着这一原理进行研发和设计的。
仿造鹅绒:
即使被浸湿也能实现保暖效果
“冬天人体与外部低温环境间存在巨大温差,这就造成热传导,即热量会从温度高的地方传导到温度低的地方。如果在衣服中加入低导热系数的高蓬松保暖填充物,就可以阻止热传导,进而减少人体热量散失,达到保暖的目的。”夏兆鹏介绍道,这类保暖填充物主要起阻隔热传导的作用,目前比较常见的天然材料有棉、毛、羽绒等,比较常见的化学纤维材料有中空涤纶、喷胶棉等。
与传统保暖填充材料相比,近年来出现了一些新型保暖填充材料,其中具有代表性的就是仿鹅绒结构高保暖絮片。这种填充材料不仅保暖性强、轻便,而且在潮湿的环境下依旧可以持续保暖。在2022年北京冬季奥运会上,中国运动员的防寒服中就用这种仿鹅绒结构高保暖絮片作为填充材料,其在完全浸湿的条件下仍然能够达到98%的保暖率。
“仿鹅绒结构高保暖絮片的主要成分是与鹅绒纤维直径长度相差不大的仿造鹅绒,同时混入远红外涤纶和热熔涤纶。”夏兆鹏解释,其中仿造鹅绒以中空涤纶和Y形涤纶为主体,这两种涤纶可以最大限度地储存静止空气,而静止空气可以较好地保存热量。此外,即使是在被水浸湿的情况下,中空涤纶和Y形涤纶依然可以储存一定的静止空气。
仿鹅绒结构高保暖絮片能够克服天然鹅绒显臃肿、有异味、易跑绒和价格高等缺点,同时具有超轻、超薄、湿态保暖、高蓬松度等特点,而且洗涤后回弹性好、不缩水、保暖率不降低。
碳纳米管加热膜:
通电即发热,温度可调控
采用加热材料制作的电热服是国内外研究最多的冬季服装之一。
“常见的加热材料有镍铬加热丝、复合加热丝、碳纤维加热丝、碳纳米管加热膜等,这些材料被内置于衣服中制成电热服,当电热服连上充电设备后,电流经过衣服内部的加热材料就会产生热量,仿佛把电热毯披在身上。”夏兆鹏介绍,除此之外,该类衣服还内置了传感器,通过蓝牙即可实现对衣服的智能控温,用户只需要下载一个App,就可以用手机随时调整衣服的温度。
其中,碳纳米管加热膜作为控温加热系统中的重要元件,具有非常好的应用前景。“碳纳米管加热膜可以反复水洗,耐弯折次数达到10万次以上,而且薄膜厚度约为几十微米,具有非常好的柔性,发热效率大于65%。”夏兆鹏补充道。
除此之外,价格相对便宜的金属丝线性加热元件,如镍铬加热丝、复合加热丝等,也是加热“能手”。
“金属丝类材料具有高导电性、良好的电加热性能,且具有传感、电磁屏蔽等性能。以复合加热丝为例,其是在金属丝中添加了钼,既减少了金属的氧化,同时还可以提高金属电加热元件的耐用性。”夏兆鹏介绍道,将含有钼的金属丝,通过冷拉伸工艺变成微米级金属微丝,使其由金属丝转变为纤维。该纤维可以与聚酯纱线混纺制备成纱线,用其制作出的织物具有导电性。
相较普通导电织物,这种导电织物的柔性及舒适性都有所提升。“其柔性及形态与传统纤维及纱线十分接近,舒适性也得到提升。”夏兆鹏表示,不过,这类制衣材料仍然存在不耐长时间水洗、比较重等缺点。
人体红外反射材料:
人体热辐射反射率可达60%
红外热辐射是人体热量损失的另一种形式,传统纺织品的红外辐射率高、热量损失快,有研究指出棉花不可避免地会以中红外形式辐射出人体50%以上的热量。而人体红外反射材料则可以通过将人体发出的红外波反射回人体的方式减少红外热辐射损失,以达到保暖的效果。
“人体红外反射材料多数由金属颗粒构成,这些颗粒以一种微结构形式存在,将此材料附在织物上,便形成了红外波反射层。该反射层可以把人体辐射的大部分红外波都反射回来,从而达到保温效果。”夏兆鹏补充道。
“人体红外反射材料通常被用来制作冬装外衣的内衬,一般其人体热辐射反射率可以达到60%,提高服装防寒保暖效果比较明显。”夏兆鹏表示,不过,如果长时间处在超低温环境下,由于人体辐射的热量有限,因此该材料或无法达到理想的保暖效果。
聚四氟乙烯微孔膜:
低温环境下既透气又防水
冬季户外可能会出现下雨、降雪、霜冻等天气,通过高密防水层阻挡雨、雪、霜的侵入,可避免因衣物内层保暖材料被浸湿而导致保暖系数降低、保暖效率下降甚至失效。
“防水材料是在高密织物外面附上一层聚四氟乙烯微孔膜、水性聚氨酯膜或者聚氨酯膜。”夏兆鹏解释道,聚四氟乙烯微孔膜每平方厘米有十多亿个孔,在低温环境下,这些孔洞的开孔率可以达到80%。该孔的直径比水蒸气分子的直径大700倍,因此人体产生的汗蒸汽可以从中通过,从而保持衣服的透气性。聚四氟乙烯微孔膜上孔的直径比一般水的直径小很多倍,因此外面的液态水无法通过,从而达到了防水的目的。(科技日报 记者 陈 曦)
新春走基层丨厦门北站的巾帼“水总管”******
新华社厦门1月10日电题:厦门北站的巾帼“水总管”
新华社记者颜之宏
1月9日凌晨4点多,天还没亮,厦门的微风带着阵阵寒意,尚有倦意的汪美端已经起床。她给一家人做好早饭,就匆匆赶往厦门北站的工作岗位上。除了照顾家庭,汪美端还有另一重身份,那就是这座繁忙高铁站的“水总管”。
什么是“水总管”?通俗地说,无论是普速列车还是高铁动车,在行驶途中都需要向旅客提供饮用和洗漱用水,这些水由给水员在列车停站期间注入列车自带的水箱中。由于给水员要在列车停站的极短时间内人工完成注水操作,同时还要确保自身在股道上的作业安全,因此铁路职工亲切地称他们为“水总管”。
1月9日,注水完成后,汪美端确认列车水箱水位。新华社记者颜之宏 摄
“G2380列车进站,给水员请加水。”9日5时30分,对讲机里传来指令,厦门北站的首班列车即将发车,汪美端和同事开始在铁路股道上前后忙碌。两个给水员要在15分钟内完成8节车厢的注水任务。汪美端熟练地整理着数十斤重的水管,随后快速插入列车水箱,拧开龙头,随着“哗”的一声响动,自来水喷涌而入,水箱的数显水位表读数开始跃动。
“G2380加水完毕,水管脱离!”在完成8节车厢的注水任务后,汪美端和同事还要再仔细确认水管是否均已脱离列车。在一阵鸣笛声后,列车缓缓出站。
1月9日,完成注水操作后,汪美端目送列车驶离。新华社记者颜之宏 摄
春运期间的厦门北站异常繁忙,需要加水的列车数量从此前的一天四五十趟增加至当前的六七十趟。高铁列车一般是8节车厢,重联动车组是16节,而普速列车有18节车厢,这意味着给水员们的工作量将在这几天翻番。“忙点儿好,忙就是我们铁路人的‘年味儿’。”汪美端说,今年是“新十条”实施后的第一个春运,也是她担任给水员以来的第一个春运。
2022年9月,年近四十的汪美端入职成为一名给水员,而她从事这个工作的原因之一就是要给孩子“树榜样”。原来,汪美端的大女儿去年9月步入高三,作为一名艺考生,每天都要早起练习绘画。对于新的作息规律,处在青春懵懂期的孩子对此有些抵触情绪。“咱们打个赌,你能做到的,妈妈也能做到!”就这样,母女俩定下了一年之约,汪美端也从一名家庭主妇变成“水总管”。
1月9日,列车停站后,汪美端将水管插入列车水箱内完成注水作业。新华社记者 颜之宏 摄
厦门北站的26名给水员,一半由女性组成,今年已经53岁的王彩龙也是其中的一员。“有退休工资、有房租收入,还乐于做又苦又累的给水员。”这是同事们对王彩龙的评价。
四年前,已经做奶奶的王彩龙毅然报名成为一名铁路给水员。“男人们能干的活,我们女人一样能干,而且干得比他们好!”
1月9日,厦门北站的给水员班组在交接班前点名。新华社记者颜之宏 摄
对给水员来说,晴天时,列车扬起的灰尘让人“灰头土脸”;而在雨天中作业,不一会儿就会浑身湿透。9日下午,王彩龙和她的同事们在大雨中给列车补水,列车开行刮起的风快速带走股道上的热量,寒意袭来,王彩龙和她的同事们身体都在微微颤抖……
在今年的返乡途中,当您在列车上斟满一杯热茶或泡上一碗泡面时,看看窗外,或许能看到“水总管”们在春运大幕后的辛勤付出。