科學也可以如此靠近

新型「恆溫衣」,智能調節皮膚溫度,或成為「可穿著」的空調暖氣

5月
20
2019

2019年5月20日02時 泛知識點

泛知識點

夏天對於很多人來說,就是拿大勺子挖西瓜,開著空調蓋被子。室外的高溫和空調房的低溫交替,很容易感冒。最近,科學家們開發出了一種可以穿戴的恆溫器,具備加熱和降溫兩種模式,無論是在家裡、外出還是辦公室,都能提供個性化的溫度調節。

這種新型恆溫器由加州大學聖地亞哥分校的科學家和工程師設計研發,柔軟、有彈性的貼片可以讓皮膚維持在一個舒適的溫度。而且,它依靠可伸縮的電池組供電,可以嵌入衣服中,如果大批量投入使用,有助於節省能源。

「你可以將其放置在身體的任何位置,背部、頸部、手臂升溫和降溫速度會更快,無論冷熱,它都能保持溫度舒適。」研究主要負責人洪尚基(Sahngki Hong)解釋,這種「神器」由熱電合金製成,利用電力產生溫差。

在這個貼片的試驗階段,研究人員將它放在臂帶中,在志願者身上進行了測試。測試前研究者將貼片的溫度設定在32攝氏度,在測試者佩戴貼片進入恆溫環境的兩分鐘後,他的皮膚溫度就降到了32攝氏度。隨後,研究人員調節了環境溫度,使其在22攝氏度到36攝氏度變化,而測試者的皮膚溫度始終維持在起初設定的32攝氏度。

這種材料可能會被用於製造能夠調節溫度的智能服裝,所以在研發之初,工程設計師們就考慮到了貼片的可拉伸、有彈性、可摺疊性,無論彎曲、扭轉都不會影響貼片的功能。這需要傳熱技術、納米工程技術、可伸縮電子技術,電池技術和可穿戴傳感器技術等多個領域的合作。

「製作過程比較複雜,將熱電材料(碲化鉍合金)包裹在銅電極條上,然後將其夾在彈性體板之間,彈性體板由特殊的橡膠材料和具有高導熱性的氮化鋁粉末混合而成,既能夠傳導熱量,又兼具柔軟度和彈性。當電流經過這個裝置時,帶動熱量使體板一邊加熱,另一邊冷卻。」

一個貼片的大小為5厘米×5厘米,功耗為0.2瓦。如果要製作一件背心,大概需要144塊貼片。據此推測,如果一個人在初夏要通過降溫背心來保持涼爽的話,需要28.8瓦;要是在炎夏,功率會達80瓦,相當於筆記本電腦的的功率。

利用空調給室內降溫,功率大概在幾十千瓦,而且室內往往是空間大而人少,所以相比之下,給每個人降溫遠遠要比給整個室內降溫更節能。經過測定,恆溫器的大規模使用,僅夏天就可以將降溫成本降低約70%。

這個「降(升)溫神器」目前還在概念驗證階段,研究人員表示,如果佩戴了恆溫器,人們便可以在外部冷熱變化中保持舒適感,同時節省能源消耗。這也意味著人們可以適當減少夏天空調的使用和冬天暖氣的使用,或者將夏天空調溫度設定的不那麼低,冬天暖氣溫度設定的不那麼高。

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