加利福尼亞大學聖地牙哥分校的研究人員開發了一種可穿戴技術,在環境溫度發生變化時,該技術可在短短幾分鐘內適應溫度變化,同時使佩戴者保持舒適。
該設備目前處於概念驗證階段,其表面會迅速冷卻或加熱以適應環境溫度,在不到一分鐘的時間內,表面溫度可以從10到38攝氏度(華氏50到100.5攝氏度)。同時,內部保持與人體皮膚相同的溫度,使佩戴者感到舒適。可以將該無線設備嵌入到臂章之類的結構中,也可以應用到夾克等衣服上。
為了製造該設備,該團隊採用了一種相變材料,該材料類似於石蠟,但特性更複雜。該材料的熔點為30攝氏度(約86華氏度),與人體皮膚的表面溫度相同。如果設備外部的溫度高於此溫度,則材料將熔化,從而使穿著者感到隔熱效果;如果較冷,它將緩慢固化,仍然充當絕熱層的作用。
由加州大學聖地牙哥分校機械和航空工程學教授Renkun Chen領導的團隊在最新一期的《Advanced Functional Materials》雜誌上詳細介紹了他們的工作。
該技術的核心是可以在環境溫度變化時產生加熱或冷卻效果的材料,以及可以嵌入衣服中的柔性電子設備。該設備的外層由Chen及其同事在2019年5月發表於《科學進展》上的一篇論文中詳細介紹的技術驅動。它由熱電合金製成,這種材料利用電產生溫差,夾在彈性片之間。它由電池供電,並由無線電路板控制。該設備可以物理冷卻或加熱到佩戴者選擇的溫度。
目前較先進的自調溫技術由表面塗層組成,該塗層可改變衣服在表面散發的熱量。該塗層吸收穿戴者身體的熱量,僅反射足夠的能量以匹配環境溫度。但是,塗層僅在設定溫度下工作。如果環境溫度升高或降低,它將不再起作用。
研究人員現在面臨的最大挑戰是擴大技術規模。他們的目標是使用內置技術製造夾克,但是在當前條件下,服裝重2千克(約4.5磅),厚約5毫米,該設備只能工作一小時。該團隊將尋找更輕,更薄的材料,使衣服的重量減輕兩到三倍。
本研究發表論文標題為《An Adaptive and Wearable Thermal Camouflage Device》。