能源消耗和氣候改變是人類(lèi)在21世紀面臨的兩大問(wèn)題。能源高消耗直接導致了過(guò)多溫室氣體排放,嚴重擾亂氣候平衡,以及引起全球變暖和極端氣候。因此人們努力發(fā)展可再生能源,如太陽(yáng)能、風(fēng)能、海洋能、氫能及碳中性能源。另一方面,降低當前能源消耗,提高能源效率同樣重要。事實(shí)上,在美國通過(guò)節能家電或建筑設計提高能源效率是解決能源問(wèn)題的最有成本效益的方法。
通過(guò)人體制熱和制冷而非室內溫度調節可以節省大量能源。住宅和商業(yè)能源消耗的主要部分是對空間進(jìn)行制熱和制冷,約占全美能源消耗的12.3%。降低室內溫度調節需求將對全球能源消費產(chǎn)生重要影響。雖然傳統方法關(guān)注于改善建筑物保溫及智能溫度控制,但“人體溫度管理(personalthermalmanagement)”這一概念正成為新的充滿(mǎn)前景的選擇。人體溫度管理的目的是僅對人體及其局部環(huán)境提供制熱或制冷,而非將額外能源浪費在整個(gè)建筑物上。為達到這一目標,需要在室內環(huán)境下更好地控制人體散熱。在典型室內場(chǎng)景下,中紅外輻射熱約占總人體散熱的50%以上。因此希望在夏天增強輻射散熱,冬天抑制輻射散熱。
Po-ChunHsu等人的研究顯示,納米多孔聚乙烯(nanoporouspolyethylene,nanoPE)由于其孔徑分布(50納米~1000納米)的緣故,允許人體輻射的中紅外線(xiàn)通過(guò),而可見(jiàn)光無(wú)法通過(guò)。研究人員將這種材料加工為一種紡織品,可促進(jìn)有效輻射制冷,而同時(shí)具有充分的透氣性、導汗率及耐磨性。一種模擬皮膚溫度的裝置顯示,當覆蓋nanoPE布料和加工后的nanoPE織物時(shí),與覆蓋棉布相比,溫度分別下降2.7℃和2.0℃。加工后的nanoPE織物可有效降低人體皮膚溫度。