近日，在一年一度的美國先進(jìn)能源研究計(jì)劃署（ARPA-E）成果展示大會上，科研團(tuán)隊(duì)Otherlab展示了一款可隨溫度變化而自動伸縮的控溫材料，并聲稱可在明年年底內(nèi)實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。

這個(gè)科研團(tuán)隊(duì)認(rèn)為：“這種能根據(jù)溫度改變隔熱性的衣物，能夠在一個(gè)更大的溫度變化范圍內(nèi)讓人們保持舒適感。在辦公樓、學(xué)?；蚬S，如果每個(gè)人都能擁有這種衣服，就能夠減少對供熱或功能的需求，并且能有效降低能源消耗。通過提供2℃的溫控范圍，室內(nèi)能耗和室外排放都能夠減少2%。”

美國先進(jìn)能源研究計(jì)劃署隸屬于美國能源部，由奧巴馬政府在2009年成立。據(jù)《麻省理工科技評論》介紹，ARPA-E的新能源項(xiàng)目資金來源于美國復(fù)蘇與投資法案，該項(xiàng)目以國防高級研究計(jì)劃局（DARPA）為模板，旨在協(xié)助研發(fā)那些投資者或其他政府機(jī)構(gòu)可能引入市場的高風(fēng)險(xiǎn)能源技術(shù)。

自去年開始，美國先進(jìn)能源研究計(jì)劃署就致力于推動個(gè)人熱量調(diào)節(jié)項(xiàng)目的研究，其主要觀點(diǎn)是：在整體建筑物內(nèi)控溫（例如開空調(diào)）是極大的資源浪費(fèi)，未來可以通過對個(gè)體（或個(gè)體周圍的小空間）調(diào)節(jié)溫度，來節(jié)約大量的能源。

控制個(gè)體體感溫度最常用和有效的手段，是根據(jù)溫度變化增減衣物，這幾乎不浪費(fèi)任何能量，因?yàn)轶w感溫度直接取決于個(gè)人通過控制衣物數(shù)量而讓身體熱能與環(huán)境的接觸度——如果太熱，就穿一件T恤，如果太冷，就增加一件外套。

常規(guī)方式的唯一不便是，我們需要隨著溫度變化增加衣服，這就要我們準(zhǔn)備很多不同的衣服，而且記得隨氣溫變化更換。

據(jù)此理論起點(diǎn)，Otherlab的一個(gè)小團(tuán)隊(duì)就利用ARPA-E的資金支持，研發(fā)了一款被他們稱為“熱適應(yīng)材料”（“thermally adaptive materials”）的織物。

Otherlab團(tuán)隊(duì)研發(fā)的“熱適應(yīng)材料”單層照片

它由于根據(jù)溫度而產(chǎn)生動態(tài)隔離變化，因此被稱為自動變化材料（self-poofing fabric）。如果太熱，這個(gè)材料就會自動伸展，減小隔熱性；當(dāng)溫度過低時(shí)，這個(gè)材料就會通過膨脹（向內(nèi)填充空氣）來提升隔熱性。

“熱適應(yīng)材料”隨著溫度變化改變厚度

這種材料從扁平到膨脹可能只要1分鐘左右，下一分鐘又能馬上變回去，這種變化速度對個(gè)人穿著控溫來說已經(jīng)足夠。

在收縮至最扁平的狀態(tài)下，這種材料的穿著感相當(dāng)于一件厚T恤；而膨脹到最松軟的狀態(tài)時(shí)，就相當(dāng)于一件超厚戶外外衣——其隔熱能力可以增加到最薄時(shí)的3倍，可以適應(yīng)15℃的溫差變化。

材料在不同溫度下的厚薄變化

這種材料節(jié)能特質(zhì)最好的體現(xiàn)就是，它完全靠溫度驅(qū)動自動改變厚度，不需要電源、接線和控制單元，僅僅是普通合成纖維的集合體，但每根合成纖維都有不同的熱膨脹特性。研究者將兩種不同的熱反應(yīng)材料編織起來，利用了它們在不同的溫度下不同的擴(kuò)展能力。

項(xiàng)目負(fù)責(zé)人Brent Ridley表示：“當(dāng)溫度變化時(shí)，這兩種材料的長度變化將會不同，其中一種纖維伸展速度快于另一種纖維，這將會在整體紡織結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生一個(gè)彎曲空間，使其變成一個(gè)能夠容納空氣的有開口的波浪形織物材料，從而讓厚度變化。”

磨損、洗滌、擠壓都不會使材料的特性消失，因?yàn)椴牧媳旧頉]有利用到機(jī)械、電子或化學(xué)物。

“熱適應(yīng)材料”可能在明年年底前進(jìn)行量產(chǎn)

Ridley稱，他和Otherlab的聯(lián)合創(chuàng)始人Saul Griffith自從研究生時(shí)期就開始朝這個(gè)方向探索了，這個(gè)想法經(jīng)歷了很多年，雖然這個(gè)項(xiàng)目真正投入研發(fā)不過18個(gè)月。他們認(rèn)為這將解決未來的體感溫控問題。

Ridley說，他們的技術(shù)可以使通勤、徒步或者旅行變得更加舒適。研究者的目標(biāo)就是減少人們對笨重衣物的需求，讓舒適感無處不在。

Otherlab的研究成果已經(jīng)走出實(shí)驗(yàn)室并被制成了商品材料，而且在制造過程中，制造商發(fā)現(xiàn)它還可以被用來生產(chǎn)其他織物。Ridley表示，在明年年底內(nèi)，他們的研究成果將有可能被批量生產(chǎn)為成衣。