??隨著科技的發(fā)展，人們對于衣物的需求也在日新月異：不但要美觀、舒適，還要具備功能性。近年來，科學家們對于“保溫、降溫”衣物的研發(fā)取得了很大進展，通過衣物實現(xiàn)熱管理，提升人體舒適度，同時節(jié)約建筑物能耗。斯坦福大學崔屹教授團隊一直致力于該領域的研究，已經(jīng)在基于聚乙烯材料在紅外透明室內(nèi)降溫衣物、低紅外發(fā)射率保溫衣物、室外降溫衣物、雙模式降溫/保溫等方面取得了一系列成果。

最近，崔屹教授團隊又獲得了一項新的科研突破：在保留聚乙烯材料獨特紅外透明性能的同時，成功在紅外透明納米衣物上實現(xiàn)了不同的顏色外觀，并解決了染色的均勻性和穩(wěn)定性的問題。這項研究于3月21日以"Temperature Regulation in Colored Infrared-Transparent Polyethylene Textiles" 為題，發(fā)表在Cell Press細胞出版社旗下能源旗艦期刊 Joule（《焦耳》）上。

新型紅外納米衣物的染色一直面臨著一大難題：傳統(tǒng)的有機染料通常會有不同種類的化學鍵，這些化學鍵會強烈吸收中紅外波段的人體輻射，從而大大降低紅外透過率。同時，聚乙烯的化學惰性和缺少極性化學鍵的特點，也使得化學染料在其表面的粘附變得十分困難。

崔屹教授團隊使用無機納米顆粒作為聚乙烯材料的染料，成功實現(xiàn)了對聚乙烯的染色，同時又保留了其獨特的紅外透明性能。通過無機納米顆粒和熔融的聚乙烯混合，也解決了染色的均勻性和穩(wěn)定性問題。而該研究的另一個亮點即成功實現(xiàn)了不同顏色的紅外納米衣物染色，染色之后呈現(xiàn)的顏色與傳統(tǒng)織物的色彩一樣美觀。作為染料的普魯士藍、三氧化二鐵、硅的納米顆粒同時滿足了無紅外吸收、無毒和低成本的要求。這三種染料分別可以產(chǎn)生藍、紅、黃這三種顏料三原色，通過混合，其他的顏色也能很容易獲得。

圖1   (a) 輻射降溫織物的染色示意圖 (b) 選用的無機染料粉末的照片 (c) 選用的無機染料顆粒和傳統(tǒng)有機染料的FTIR吸收光譜比較。 (d) 普魯士藍, (e) Fe2O3 及 (f) 硅納米顆粒的SEM照片

在該篇論文中，崔屹教授團隊還介紹了染色聚乙烯的工業(yè)級拉絲及紡織。通過大規(guī)?；炝稀D出、紡織出的織物產(chǎn)品不僅有80%的紅外透過率，與普通棉織物相比還有1.6°C~1.8°C的降溫效率，在多次洗滌后仍可保持良好的穩(wěn)定性。這項工作解決了輻射降溫衣物染色的瓶頸問題，并為輻射降溫織物的實際應用及商業(yè)化打下了堅實的基礎。

圖2   (a) 通過工業(yè)擠出工藝制造的染色聚乙烯纖維的照片 (b) 拉伸強度測試證明了染色的聚乙烯纖維和棉有相當?shù)睦鞆姸取?(c)藍色普魯士藍-聚乙烯, (d) 紅色Fe2O3-聚乙烯 和 (e) 黃色硅-聚乙烯的光學顯微鏡照片 (f – h) 通過光學顯微鏡展示的編織圖案 (i – k) 有著良好可穿戴性的編織織物照片

關于崔屹教授

崔屹教授現(xiàn)為美國斯坦福大學材料科學與工程系終身教授，美國灣區(qū)光伏聯(lián)盟共同主任和電池500聯(lián)盟共同主任。他1998年本科畢業(yè)于中國科技大學應用化學系；1998-2002年就讀于哈佛大學化學系并獲得博士學位；2003-2005年在加州大學伯克利分校從事博士后研究工作；2005年加盟斯坦福大學。2004年崔屹教授獲得世界頂尖青年發(fā)明家獎，2014年被路透社評為世界排名第一的材料學家，2015年入選英國皇家化學會會士，2016年入選美國材料學會會士，2017年被授予美國Blavatnik國家獎，2018年入選電化學學會會士。崔屹教授目前在美國的專利申請超過50項，他的三項技術（2016新型冷卻布料、2014新型熱電池、2010納米電擊殺菌）曾分別三次被《科學美國》評為“十大改變世界的技術”。目前，崔屹教授帶領著一個大約50人的博士、博士后研究團隊，從事納米、新材料、新能源及環(huán)境保護和生物科學的研究。

論文網(wǎng)址：https://www.cell.com/joule/fulltext/S2542-4351(19)30085-6