研究人员开发了一种用于纺织品的“粉笔”（白垩基）涂层，可以将织物下方的空气温度降低8°F。

这种可持续的技术，使用碳酸钙和硫酸钡，反射紫外线和近红外光，在不消耗能源的情况下提高舒适度。通过模拟试验证实了涂层的耐久性，有望在炎热气候下使用。

冷却织物创新

在炎炎夏日，任何花时间在户外的人 —— 运动员、园林设计师、公园里的孩子或海滩游客 —— 都可以从一件凉爽的织物中受益。虽然有一些纺织品可以反射太阳光或将热量从身体转移出去，但目前的选择需要高级纤维或复杂的制造工艺。但现在，研究人员报告了一种耐用的白垩基涂层，可以将处理过的织物下方的空气冷却高达8华氏度。

马萨诸塞大学阿姆赫斯特分校的研究生埃文·d·帕塔米亚，将在美国化学会（ACS）秋季会议上展示他们团队的研究成果。ACS秋季2024是一个混合会议，将于8月18日至22日举行虚拟和面对面的会议；它的特色是关于一系列科学主题的大约10000个演讲。

“如果你走到阳光下，你会变得越来越热，因为你的身体和衣服会吸收来自太阳的紫外线（UV）和近红外（near-IR）光，”帕塔米亚的化学家和材料科学家特丽莎·l·安德鲁（Trisha L. Andrew）说。“只要你活着，你的身体就会产生热量，这也可以被认为是光。”

纺织可持续发展

为了让人们在户外更舒适，科学家们一直在开发一种纺织品，它可以同时偏转太阳光线并排出身体的自然热量 —— 这一过程被称为辐射冷却。其中一些材料有光折射合成颗粒，如二氧化钛或氧化铝，嵌入纺丝纤维中。另一些则使用有机聚合物，如聚偏二氟乙烯，在生产过程中需要全氟烷基和多氟烷基物质（称为PFAS或永久化学品）来制造反光纺织品。

但根据安德鲁的说法，扩大这些材料的生产规模以实现商业化是不可持续的。因此，她向研究团队成员Patamia和Megan K. Yee提出了一个问题：“我们能否开发一种使用天然或环保材料的纺织品涂层，达到同样的效果？”

新型涂层方法

此前，安德鲁和他的同事发明了一种简单的技术，可以在织物上涂上耐用的聚合物涂层，这种技术被称为化学气相沉积（CVD）。该方法将合成和沉积结合到同一个步骤中：将薄聚合物层嫁接到商用纺织品上，比其他附着涂层的方法步骤更少，对环境的影响也更小。

因此，受历史上用于在阳光充足的地方保持房屋凉爽的破碎石灰石基石膏的启发，Patamia和Yee致力于创新一种工艺，将碳酸钙（石灰石和白垩的主要成分）以及生物相容性硫酸钡整合到CVD应用的聚合物上。碳酸钙的小颗粒擅长反射可见光和近红外波长，硫酸钡颗粒反射紫外光。

有效性和可扩展性

在处理小块织物时，研究人员使用了一层5微米厚的聚（2-羟乙基丙烯酸酯）层，并将处理过的聚合物反复浸入含有钙或钡离子的溶液和含有碳酸盐或硫酸盐离子的溶液中。每浸一次，晶体就会变得更大、更均匀，织物就会呈现出一种白垩色的哑光效果。Patamia说，通过改变浸没循环的次数，颗粒可以调整到理想的尺寸分布（直径在1到10微米之间），以反射紫外线和近红外光。

研究人员在一个阳光明媚的日子里测试了处理过和未处理过的织物在室外的冷却能力，当时的温度超过90华氏度（32摄氏度）。他们观察到，处理过的织物下面的空气温度比下午三点左右的环境温度低8华氏度。处理过的织物和未处理过的织物之间的差异甚至更大，最大可达15华氏度，这将加热样品下方的空气。“我们看到了真正的冷却效应，”Patamia说。“样品下面的东西比站在阴凉处感觉更冷。”

作为对矿物聚合物涂层的最终评估，Yee模拟了洗衣粉在洗衣机中的摩擦和影响。她发现涂层不会被摩擦掉，而且材料保持了冷却能力。

“到目前为止，在我们的过程中，我们受到实验室设备大小的限制，”安德鲁说。但她是一家初创公司的一员，该公司正在扩展CVD工艺用于织物螺栓，这些螺栓大约5英尺宽，100码长。安德鲁解释说，这次冒险可以提供一种将Patamia和Yee的创新转化为中试规模生产的方法。

Patamia总结道：“我们的技术的独特之处在于，我们可以在几乎任何市售的织物上做这件事，并把它变成能让人保持凉爽的东西。在没有任何电源输入的情况下，我们能够降低一个人的热感，这可能是一种宝贵的资源，因为人们在极端炎热的环境中努力保持凉爽。”

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