夏天如約而至，城市的每個(gè)角落都仿佛置身于一個(gè)巨大的火爐之中，遭受著高溫天氣的烘烤，酷熱現(xiàn)象變得越來(lái)越嚴(yán)重，給人們的生活帶來(lái)了極大的挑戰(zhàn)。
在這樣炎熱的季節(jié)里，有人通過(guò)電扇和空調(diào)抵御高溫的天氣，有人選擇逃離悶熱的都市，前往郊區(qū)尋找一絲清涼。那么，為何郊區(qū)會(huì)比城市更為涼爽呢？
說(shuō)到城市和郊區(qū)的溫差，就不得不談一談“熱島效應(yīng)”。
熱島效應(yīng)是指一個(gè)地區(qū)的氣溫高于周圍地區(qū)的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象在氣象圖上形成類似孤島的高溫區(qū)域，因此得名“熱島”。熱島效應(yīng)通常出現(xiàn)在城市中，因此也被稱為城市熱島效應(yīng)。
熱島效應(yīng)。圖片來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)
城市中的居民如何有效應(yīng)對(duì)熱島效應(yīng)，提高生活的舒適度
2024 年 6 月 14 日，科學(xué)家在《科學(xué)》（Science）雜志上發(fā)表了一篇關(guān)于新型輻射冷卻織物的文章，有望提高人們?cè)诟邷靥鞖庀碌纳眢w舒適度，降低城市熱島效應(yīng)對(duì)人體的影響。
研究成果發(fā)表于《科學(xué)》雜志 （圖片來(lái)源：《科學(xué)》雜志）
這種輻射冷卻織物是如何做到降溫的
研究者制備的中紅外光譜選擇性分層紡織品（SSHF）由三層組成，分別是聚甲基戊烯（PMP）納米-微米混合纖維層、銀納米線（AgNWs）層和羊毛織物層。
其中，表面的聚甲基戊烯（PMP）納米-微米混合纖維層具有較寬的尺寸分布和特有的化學(xué)鍵，可以實(shí)現(xiàn)大氣透射窗（ATW）光譜范圍內(nèi)高的吸收率。大氣透射窗（ATM）是指太陽(yáng)輻射光通過(guò)大氣層時(shí)透射能力很強(qiáng)的波段范圍，該部分光可以直達(dá)地表，對(duì)地表溫度的升高有著很大的作用。
中間的銀納米線層在整個(gè)中紅外區(qū)域具有高反射率，可以有效防止城市基礎(chǔ)設(shè)施的紅外線傳遞到人體，降低城市基礎(chǔ)設(shè)施的熱輻射對(duì)人體的影響。
底部的羊毛織物則可以通過(guò)紡織品和皮膚之間的空氣間隙吸收人體皮膚的熱輻射，并通過(guò)銀納米線層進(jìn)一步將熱量傳導(dǎo)到頂部的 PMP 織物，從而實(shí)現(xiàn)熱量從人體表面?zhèn)鬟f到大氣中達(dá)到冷卻的效果。
中紅外光譜選擇性分層紡織品的結(jié)構(gòu)和可穿戴性能 a.紡織品的結(jié)構(gòu)；b.紡織品在室外環(huán)境中的輻射換熱示意圖；c.不同材料的中紅外發(fā)射率；d.羊毛織物對(duì)人體熱輻射吸收的影響；e-i.可穿戴性研究結(jié)果（圖片來(lái)源：參考文獻(xiàn)1）
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該研究制備的中紅外光譜選擇性分層紡織品（SSHF）在 1010 W/m? 的峰值太陽(yáng)強(qiáng)度下，可以將溫度顯著降低約 6.2℃，這歸因于該紡織品能夠有效地將熱量釋放到外界，同時(shí)選擇性地阻擋來(lái)自地面的熱輻射。
在模擬城市環(huán)境的實(shí)驗(yàn)中，中紅外光譜選擇性分層紡織品（SSHF）在白天和夜間分別比傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的輻射冷卻品低 2.3°C 和 0.2°C 。
該冷卻紡織品的多孔結(jié)構(gòu)還可以提供良好的透氣性，促進(jìn)了人體汗液的自然擴(kuò)散，避免了悶熱給人體帶來(lái)的不適。
此外，該冷卻紡織品表現(xiàn)出較強(qiáng)的疏水性和較強(qiáng)的機(jī)械性能，在保證自身清潔的同時(shí)還能達(dá)到高耐用性，符合可穿戴性衣物的要求。
可穿戴的輻射冷卻品為應(yīng)對(duì)城市熱島效應(yīng)提供了一種創(chuàng)新且有效的個(gè)人降溫方案，不僅有助于減少空調(diào)的使用降低能耗，還能預(yù)防與熱相關(guān)的健康問(wèn)題。期待這種高科技產(chǎn)品的量產(chǎn)，為城市居民帶來(lái)舒適的體驗(yàn)，為高溫作業(yè)人員帶來(lái)一份清涼。
參考文獻(xiàn)
[1]Ronghui Wu et al., Spectrally engineered textile for radiative cooling against urban heat islands[J].Science, 2024.
[2]Cui C et al., Hierarchical-porous coating coupled with textile for passive daytime radiative cooling and self-cleaning[J].Solar Energy Materials and Solar Cells, 2022.
[3]白楊,王曉云,姜海梅,等.城市熱島效應(yīng)研究進(jìn)展[J].氣象與環(huán)境學(xué)報(bào), 2013.
[4]盧敬華,李國(guó)平.城市熱島效應(yīng)的分析[J].成都?xì)庀髮W(xué)院學(xué)報(bào), 1991.
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