新型节能取暖方法：将高科技补丁缝到衣服中！

导读

近日，美国罗格斯大学与俄勒冈州立大学的工程师们找到了一条低成本的途径，采用强光脉冲将银线与聚酯纤维融合到一起，制造出超薄、耐用的加热补丁。

背景

冬天到了，天气愈发寒冷。为了取暖，我们通常会想到打开空调或者取暖器。然而，据相关研究评估称，全球47%的能量都用于室内加热，42%的能量浪费在加热“空荡荡”的空间与物体上，并非用于加热人体。

为了应对全球能源危机（全球变暖的主要因素），我们需要大幅削减用于室内加热的能量。

创新

今天，笔者要为大家介绍一种新的“取暖”方法，它就是可缝入衣服中的高科技柔性补丁。这种柔性补丁不仅可用于取暖，还可大幅降低电费与碳足迹。

近日，美国罗格斯大学与俄勒冈州立大学的工程师们找到了一条低成本的途径，采用强光脉冲将银线与聚酯纤维融合到一起，制造出超薄、耐用的加热补丁。罗格斯大学领导的这项研究在《科学报告 （Scientific Reports）》期刊上发表。研究称，这种补丁比其他研究人员创造的补丁的加热性能要高将近70%。

这幅图片展示了如何采用氙灯的强光脉冲将微型银线与聚酯纤维织物融合起来，从而制造出个人加热补丁。（图片来源：Hyun-Jun Hwang 与 Rajiv Malhotra/罗格斯大学新布朗斯维克校区）

技术

论文高级作者、罗格斯大学新布朗斯维克校区工学院机械与航空航天工程系助理教授 Rajiv Malhotra 表示：“在建成环境中，我们浪费了许多能量在加热建筑上，而不是选择性地加热人体。因此，这项技术非常重要。”

罗格斯大学与俄勒冈州立大学的工程师们采用“脉冲强光烧结”技术以及高能光脉冲，将银纳米线（厚度为人类头发丝的几千分之一）融合到聚酯纤维面料中，制造高效、柔性、耐用、廉价的加热补丁。美国科学基金会和美国制造业创新基金赞助的这项研究称，这项工艺需要的时间为万分之三秒。

(a)用于银纳米线织物的IPL烧结系统与(b)融合银纳米线织物采用银膏将银膏铜带粘贴在织物上，施加直流电压并测量织物补丁的电阻。（图片来源：参考资料【2】）

IPL烧结的银纳米线织物的电气特性。不同辐照度和脉冲宽度(a) Dip-3 (b) Dip-5，IPL烧结的银纳米线织物的表面电阻。(c) 银纳米线纤维半暴露在脉冲持续时间 500 µs 、IPL辐照度 6 kW·cm⁻² 的环境中。（图片来源：参考资料【2】）

价值

这些补丁并不昂贵，可通过纽扣电池供电，并且能在人体需要时产生热量，因为它们可以缝合到衣服中。

专注于按需加热人体的“个人热管理”，是一个新兴的潜在解决方案。有朝一日，这样的补丁将用于室外加热人体。

与最先进的热补丁技术相比，罗格斯大学与俄勒冈州立大学创造的每个补丁面积上产生的热量更多，且在弯曲、洗涤之后以及在潮湿和高温的环境中更加耐用。

未来

后续的步骤包括：检验这种方法能否用于创造智能织物，包括基于补丁的传感器与电路。工程师们也想要判断需要多少补丁，以及他们应该在人体什么部位安装补丁以保持人体舒适，同时降低室内能耗。

关键字

节能、取暖、智能织物

参考资料

【1】https://news.rutgers.edu/energy-efficient-way-stay-warm-sew-high-tech-heating-patches-your-clothes/20181212#.XBAhfXRKi70

【2】Hyun-Jun Hwang, Harish Devaraj, Chen Yang, Zhongwei Gao, Chih-hung Chang, Howon Lee, Rajiv Malhotra. Rapid Pulsed Light Sintering of Silver Nanowires on Woven Polyester for personal thermal management with enhanced performance, durability and cost-effectiveness. Scientific Reports, 2018; 8 (1) DOI: 10.1038/s41598-018-35650-7

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