如果有一件衣服，正著穿可以幫助散熱，反著穿可以抵御寒冷，是不是聽起來(lái)很匪夷所思？但美國(guó)斯坦福大學(xué)崔屹團(tuán)隊(duì)的一項(xiàng)研究表明，這并不是忽悠人，而是有科學(xué)依據(jù)，有望制成的。

北京時(shí)間11月11日，美國(guó)科學(xué)促進(jìn)會(huì)（AAAS）下屬的學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)進(jìn)展（Science Advances）》發(fā)表了崔屹團(tuán)隊(duì)的最新研究成果。在納米多孔聚乙烯材料中嵌入雙層發(fā)射極后，形成的織物可以在不需要電線、外來(lái)電源的情況下，具有降溫和保暖兩檔功能，且切換功能時(shí)僅需調(diào)整織物的正反面。這將拓寬人們對(duì)環(huán)境溫度的舒適范疇，增強(qiáng)皮膚對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性。

保持穩(wěn)定的體溫是生理功能的重要基礎(chǔ)。在冬天和夏天，人們除了增減衣物，改變身體與環(huán)境之間的熱交換之外，只能通過(guò)開空調(diào)等改變環(huán)境溫度的方式來(lái)讓體溫保持在正常水平。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球13%的能源消耗是在空調(diào)上。

崔屹團(tuán)隊(duì)希望通過(guò)納米技術(shù)，研發(fā)智能布料，以調(diào)控紅外輻射率的方式來(lái)改變體溫，減少相關(guān)能源消耗。要知道，在絕對(duì)零度以上的物體都輻射紅外能量。人體靜止時(shí)40%-60%的散熱是通過(guò)紅外輻射。

在2015年和2016年，崔屹團(tuán)隊(duì)分別發(fā)明了兩種智能布料。一種是在常規(guī)的織物上增加金屬納米涂層，將紅外輻射折射回人體，起到保溫的作用。另一種則是從家庭常用的保鮮膜（聚乙烯）上取經(jīng)，將其改造成納米多孔聚乙烯，在保證紅外輻射可通過(guò)的同時(shí)，解決了保鮮膜對(duì)可見(jiàn)光透明的問(wèn)題，成為一種可降溫的織物。

而這次的最新研究成果，崔屹團(tuán)隊(duì)發(fā)明了一種魚與熊掌兼得的材料，可在降溫和保暖兩檔功能之間切換自如。

這款新材料的設(shè)計(jì)核心在于，將非對(duì)稱發(fā)射極嵌入到不同厚度的納米多孔聚乙烯中。選擇什么材料作為發(fā)射極，以及用什么制備方法是難點(diǎn)。

最終，崔屹團(tuán)隊(duì)分別選擇了碳和銅作為兩層發(fā)射極涂層的材料。碳能很好地吸收中紅外輻射，是理想的高發(fā)射率材料。與之相反的，金屬會(huì)對(duì)中紅外輻射進(jìn)行反射，是合適的低發(fā)射率材料。

以碳為材料的高發(fā)射率層、以銅為材料的低發(fā)射率層分別放于一層納米多孔聚乙烯之上。隨后，研究人員將兩層發(fā)射極層疊放在一起，形成納米多孔聚乙烯-高發(fā)射率層-低發(fā)射率層-納米多孔聚乙烯，這樣的結(jié)構(gòu)。但靠近發(fā)射極層的納米多孔聚乙烯厚薄不同，碳發(fā)射極一側(cè)的厚度為24微米，銅發(fā)射極一側(cè)的厚度為12微米。

為了驗(yàn)證效果，研究人員用人工皮膚進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。在裸露的情況下，皮膚溫度為31攝氏度。蓋上商店里普通運(yùn)動(dòng)衫的布料時(shí)，人工皮膚的溫度升為36.9攝氏度。

新材料的表現(xiàn)呢？崔屹團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，在降溫模式，也就是將靠近碳發(fā)射極的一面朝外時(shí)，人工皮膚的溫度下降為33.8攝氏度；在保溫模式，也就是將織物翻個(gè)面，以靠近銅發(fā)射極的一面朝外時(shí)，人工皮膚的溫度回升到40.3攝氏度。換而言之，在無(wú)需其它幫助下，這款新材料可調(diào)控6.5攝氏度的體溫波動(dòng)。

進(jìn)一步地，研究人員發(fā)現(xiàn)，這種材料之所以能兼?zhèn)鋬煞N截然不同的功能，不依賴于材料發(fā)射率的絕對(duì)值，而在于發(fā)射率的差值。只有銅發(fā)射極或只有碳發(fā)射極的織物沒(méi)有如此好的溫度調(diào)控能力。

通過(guò)數(shù)值擬合，崔屹團(tuán)隊(duì)預(yù)測(cè)，將發(fā)射率的差值增大后，這種織物的溫度調(diào)控差可達(dá)14.7攝氏度。