??隨著科技的發(fā)展，人們對(duì)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(lái)，科學(xué)家們對(duì)于“保溫、降溫”衣物的研發(fā)取得了很大進(jìn)展，通過(guò)衣物實(shí)現(xiàn)熱管理，提升人體舒適度，同時(shí)節(jié)約建筑物能耗。斯坦福大學(xué)崔屹教授團(tuán)隊(duì)一直致力于該領(lǐng)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(tuán)隊(duì)又獲得了一項(xiàng)新的科研突破：在保留聚乙烯材料獨(dú)特紅外透明性能的同時(shí)，成功在紅外透明納米衣物上實(shí)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(wèn)題。這項(xiàng)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(xì)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(jī)染料通常會(huì)有不同種類(lèi)的化學(xué)鍵，這些化學(xué)鍵會(huì)強(qiáng)烈吸收中紅外波段的人體輻射，從而大大降低紅外透過(guò)率。同時(shí)，聚乙烯的化學(xué)惰性和缺少極性化學(xué)鍵的特點(diǎn)，也使得化學(xué)染料在其表面的粘附變得十分困難。

崔屹教授團(tuán)隊(duì)使用無(wú)機(jī)納米顆粒作為聚乙烯材料的染料，成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)聚乙烯的染色，同時(shí)又保留了其獨(dú)特的紅外透明性能。通過(guò)無(wú)機(jī)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(wèn)題。而該研究的另一個(gè)亮點(diǎn)即成功實(shí)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(lán)、三氧化二鐵、硅的納米顆粒同時(shí)滿(mǎn)足了無(wú)紅外吸收、無(wú)毒和低成本的要求。這三種染料分別可以產(chǎn)生藍(lán)、紅、黃這三種顏料三原色，通過(guò)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(wú)機(jī)染料粉末的照片 (c) 選用的無(wú)機(jī)染料顆粒和傳統(tǒng)有機(jī)染料的FTIR吸收光譜比較。 (d) 普魯士藍(lán), (e) Fe2O3 及 (f) 硅納米顆粒的SEM照片

在該篇論文中，崔屹教授團(tuán)隊(duì)還介紹了染色聚乙烯的工業(yè)級(jí)拉絲及紡織。通過(guò)大規(guī)?；炝?、擠出、紡織出的織物產(chǎn)品不僅有80%的紅外透過(guò)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(xiàng)工作解決了輻射降溫衣物染色的瓶頸問(wèn)題，并為輻射降溫織物的實(shí)際應(yīng)用及商業(yè)化打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

圖2   (a) 通過(guò)工業(yè)擠出工藝制造的染色聚乙烯纖維的照片 (b) 拉伸強(qiáng)度測(cè)試證明了染色的聚乙烯纖維和棉有相當(dāng)?shù)睦鞆?qiáng)度。 (c)藍(lán)色普魯士藍(lán)-聚乙烯, (d) 紅色Fe2O3-聚乙烯 和 (e) 黃色硅-聚乙烯的光學(xué)顯微鏡照片 (f – h) 通過(guò)光學(xué)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(guān)于崔屹教授

崔屹教授現(xiàn)為美國(guó)斯坦福大學(xué)材料科學(xué)與工程系終身教授，美國(guó)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(guó)科技大學(xué)應(yīng)用化學(xué)系；1998-2002年就讀于哈佛大學(xué)化學(xué)系并獲得博士學(xué)位；2003-2005年在加州大學(xué)伯克利分校從事博士后研究工作；2005年加盟斯坦福大學(xué)。2004年崔屹教授獲得世界頂尖青年發(fā)明家獎(jiǎng)，2014年被路透社評(píng)為世界排名第一的材料學(xué)家，2015年入選英國(guó)皇家化學(xué)會(huì)會(huì)士，2016年入選美國(guó)材料學(xué)會(huì)會(huì)士，2017年被授予美國(guó)Blavatnik國(guó)家獎(jiǎng)，2018年入選電化學(xué)學(xué)會(huì)會(huì)士。崔屹教授目前在美國(guó)的專(zhuān)利申請(qǐng)超過(guò)50項(xiàng)，他的三項(xiàng)技術(shù)（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(xué)美國(guó)》評(píng)為“十大改變世界的技術(shù)”。目前，崔屹教授帶領(lǐng)著一個(gè)大約50人的博士、博士后研究團(tuán)隊(duì)，從事納米、新材料、新能源及環(huán)境保護(hù)和生物科學(xué)的研究。

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