三年,從實(shí)驗(yàn)室到貨架,神奇面料!薄至0.3mm,正穿保暖,反穿降溫!納米大神崔屹教授設(shè)計(jì)的夾克上市了

提起崔屹教授,想必大家都十分熟悉,他是廣大從事納米材料領(lǐng)域研究的同學(xué)心中公認(rèn)的“納米大神”。同時(shí),崔屹教授身上有著多種交叉的角色,不僅在科研領(lǐng)域十分出色,在育人和創(chuàng)業(yè)方面也是風(fēng)生水起。

學(xué)術(shù)大牛:Nature/Science及其子刊100+,H因子204

崔屹教授是納米材料、新能源科學(xué)等領(lǐng)域國(guó)際知名科學(xué)家,斯坦福大學(xué)材料科學(xué)與工程系終身教授。他的主要研究方向是納米材料在能源、光伏、拓?fù)浣^緣材料、生物和環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用,先后在世界頂級(jí)期刊發(fā)表高水平論文500余篇,Nature/Science及其子刊100+,H因子指數(shù)高達(dá)204(Google)。

2014年,崔屹教授被湯森路透(Thomson Reuters)評(píng)為“全球最具影響力的科學(xué)頭腦”,在材料科學(xué)領(lǐng)域名列第一。作為一名年僅四十余歲的青年教授,崔屹教授已經(jīng)培養(yǎng)近60余位博士和博士后,在世界范圍培養(yǎng)了40多位教授,為學(xué)術(shù)傳播做出了重要貢獻(xiàn)。

優(yōu)秀企業(yè)家:左手科研,右手商業(yè),創(chuàng)辦數(shù)家高科技公司

崔屹教授的另一個(gè)標(biāo)簽是企業(yè)家。2017年,崔屹教授獲得了布拉瓦尼克國(guó)家青年科學(xué)家獎(jiǎng)。布拉瓦尼克國(guó)家青年科學(xué)家獎(jiǎng)是美國(guó)最重量級(jí)的青年科學(xué)家獎(jiǎng)項(xiàng)之一,在2007年設(shè)立,主旨是表彰在全美頂尖高校及科研機(jī)構(gòu)工作、42歲以下的青年科學(xué)家。

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該獎(jiǎng)項(xiàng)高度評(píng)價(jià)了崔屹教授在科研及商業(yè)轉(zhuǎn)化上的成就,稱:“崔屹是能源和納米材料科學(xué)領(lǐng)域世界領(lǐng)先的研究人員,在納米材料和可持續(xù)能源方面作出重要貢獻(xiàn),他通過(guò)利用精確的納米材料設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)高效儲(chǔ)存和轉(zhuǎn)換能源的目標(biāo)非常有創(chuàng)造性,并且已在全球范圍內(nèi)產(chǎn)生影響?!?/strong>

的確,高能量密度的硅負(fù)極電池、能過(guò)濾99% PM2.5透氣性又好的納米口罩、能透紅外線從而快速散熱的智能布料……這些我們所熟知的優(yōu)秀成果,無(wú)一不是崔屹通過(guò)納米技術(shù)發(fā)明的。

崔屹教授說(shuō),他不想做“實(shí)驗(yàn)室技術(shù)”,而是“希望自己的技術(shù)能夠解決世界性問(wèn)題”,要讓它們實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,成為能被老百姓使用的實(shí)用產(chǎn)品。而事實(shí)正式如此—-

2008年,崔屹教授創(chuàng)辦了第一家公司安普瑞斯(Amprius),目標(biāo)是致力于將高容量的硅負(fù)極鋰電池產(chǎn)業(yè)化。高能量密度的硅負(fù)極電池可應(yīng)用于電動(dòng)汽車(chē),充一次電比燃油車(chē)開(kāi)得還遠(yuǎn);

2015年,他和諾獎(jiǎng)得主、美國(guó)前能源部部長(zhǎng)朱棣文教授共同創(chuàng)辦了4C Air公司,以生產(chǎn)高效霧霾過(guò)濾產(chǎn)品為目標(biāo)。

2017年,他又創(chuàng)建了EEnovate(2020年改名為EEnotech)科技控股公司,基于Stanford的多項(xiàng)突破性和尖端專利,致力于開(kāi)發(fā)用于水凈化,網(wǎng)格規(guī)模的能量存儲(chǔ)以及智能可穿戴紡織品的納米技術(shù)和產(chǎn)品。

三年,從實(shí)驗(yàn)成果到貨架上的商品

有一個(gè)材料領(lǐng)域大家都很關(guān)心的問(wèn)題:一項(xiàng)科研成果從實(shí)驗(yàn)室到商業(yè)化需要多久的時(shí)間?五年?十年?還是幾十年?

崔屹教授團(tuán)隊(duì)給出的答案是,三年!

是的,僅用三年的時(shí)間,便實(shí)現(xiàn)了從實(shí)驗(yàn)成果變?yōu)樨浖苌仙唐贰?/strong>這速度,不得不令人驚嘆!

(一)2017年智能納米控溫布料問(wèn)世,正穿保暖,反穿降溫

2017年,崔屹教授課題組發(fā)明了一種神奇的“布料”—人體輻射式加熱/制冷雙??椢铮╠ual-mode textile for human body radiative heating and cooling,簡(jiǎn)稱雙模織物)。

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這種貼身穿著的神奇“布料”不需要任何外界能量輸入,只需厚度為幾十微米的薄薄一層,就可以調(diào)節(jié)人體向外輻射熱量的多少:正面穿時(shí),可以最大限度減少人體對(duì)外的熱輻射,實(shí)現(xiàn)體表保溫;反面穿,最大限度增加人體對(duì)外輻射,可以幫助人體散熱。簡(jiǎn)單地說(shuō),就是正穿保暖,反穿降溫!

(二)神奇“布料”的控溫原理:調(diào)控衣服的輻射率

這塊布料為什么會(huì)這么神奇呢?原來(lái)人體散熱主要包括熱傳導(dǎo)、對(duì)流換熱和輻射換熱三種形式。其中,人體靜止時(shí),有 40%-60% 的散熱量是通過(guò)向外輻射紅外線實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)周?chē)沫h(huán)境溫度低于人體溫度時(shí),人體便可以把熱量以電磁波(主要是紅外線)的形式向外輻射。因此,在維持體溫的動(dòng)態(tài)平衡中,如果輻射的熱量大于體內(nèi)產(chǎn)熱,人就會(huì)降溫;而如果輻射的熱量小于體內(nèi)的產(chǎn)熱,則會(huì)升溫。

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圖1. 人體散熱的基本途徑。來(lái)源DOI: 10.1016/j.joule.2020.02.011

而輻射量的高低,主要取決于“輻射率”。輻射率是一個(gè)物體表面的固有屬性,輻射率高,輻射出的能量就多;而輻射率低,通過(guò)熱輻射帶走的能量就少。因此,如果可以控制輻射率,讓它在需要放熱的時(shí)候變高,需要降溫的時(shí)候變低,就可以改變?nèi)梭w對(duì)外輻射熱量的多少,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)衣物幫助人體保溫還是散熱的調(diào)控。

崔屹團(tuán)隊(duì)的發(fā)明的神奇“布料”,利用的就是輻射率決定輻射量,而輻射量決定體表是升溫還是降溫的原理。該“布料”總共由三種材納米料構(gòu)成:上下兩層為對(duì)紅外波段的熱輻射幾乎“透明”的納米聚乙烯基底;在兩層納米聚乙烯中間,夾著一個(gè)由輻射率超高的碳薄層,和輻射率超低的銅薄層的雙層輻射體。在雙??椢锏碾p層輻射體中,碳層的輻射率高達(dá) 0.9(輻射率的理論上限為 1),意味當(dāng)它朝外時(shí),輻射散失的熱量會(huì)大于體內(nèi)的產(chǎn)熱,從而導(dǎo)致體表溫度的下降:而銅層的輻射率則只有 0.3。因此,當(dāng)這一層朝外時(shí),輻射散失的熱量會(huì)小于體內(nèi)的產(chǎn)熱,從而起到比常規(guī)織物好得多的保溫效果。

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圖2. 智能控溫布料的組成。

(三)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和實(shí)際應(yīng)用面臨的問(wèn)題

這對(duì)于紡織業(yè)和服裝業(yè)來(lái)說(shuō),可謂是一次具有特殊意義的技術(shù)突破!

首先,這是一件不需要消耗額外能源、不需要精密自動(dòng)化控制,卻可以實(shí)現(xiàn)“全天候”保持溫度舒適任務(wù)的衣服。不論是早上的陰冷還是溫暖的午后,它都可以提供全時(shí)段、全溫段的服務(wù),而不用總是“及時(shí)增減衣物”。其次,技術(shù)廉價(jià),其中用量最大的材料聚乙烯,是日常生活中常見(jiàn)的聚合物材料,成本較低。也許在未來(lái),我們只需要穿著薄薄的一件衣服,就可以完美維持體表的溫度和濕度,實(shí)現(xiàn)科技與時(shí)尚的完美統(tǒng)一。

然而,崔屹團(tuán)隊(duì)當(dāng)時(shí)也指出,雖然在概念和技術(shù)上可以在同一件衣服上既實(shí)現(xiàn)保暖同時(shí)也可以降溫,但是要想實(shí)際應(yīng)用,遇到的困難還有很多。比如,尚不能對(duì)濕度進(jìn)行調(diào)節(jié);染色問(wèn)題;織物的耐磨、耐洗問(wèn)題等等。

(四)不到三年,從“科研成果”到“商品貨架”

2020年10月,崔屹教授在個(gè)人Linkedin主頁(yè)發(fā)文,旗下的EEnotech公司推出第一代限量版保溫夾克,該夾克具有超薄(低至0.3 mm)、超輕、防風(fēng)防雨、兩級(jí)保暖等特征,目前僅提供1000件。

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那么,這款時(shí)尚夾克到底是怎樣的呢?下面是公司網(wǎng)頁(yè)的產(chǎn)品描述:

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(五)微米級(jí)厚度,兼具御寒和散熱,科技與時(shí)尚的完美結(jié)合

據(jù)了解,這款男女皆宜的雙面夾克可以提供出色的保暖性和厚實(shí)的針織感,厚度僅為0.5 mm(最薄可達(dá)0.3mm),但比常規(guī)的輕質(zhì)夾克保暖40%以上,可在50°F(10°C)的環(huán)境中為人們提供舒適感。其中,銀色面外穿保暖,冷黑色面外穿降溫,采用的正是崔屹教授團(tuán)隊(duì)2017年研發(fā)的智能控溫布料的研究成果,可以實(shí)現(xiàn)全天候保持身體舒適。

也就是說(shuō),崔屹教授公司推出的這款?yuàn)A克不僅具有微米級(jí)別厚度,而且可以同時(shí)御寒和散熱、實(shí)現(xiàn)了科技與時(shí)尚的完美統(tǒng)一。而且,從2017年發(fā)現(xiàn)這種神奇的納米控溫布料,到2020年上架銷(xiāo)售,中間僅用了三年左右的時(shí)間,便迅速地從基礎(chǔ)研究跨越到應(yīng)用!當(dāng)然,可以想象,這其中經(jīng)歷過(guò)無(wú)數(shù)的技術(shù)難題和考驗(yàn),比如上面提到的染色問(wèn)題,衣料耐磨耐洗問(wèn)題等。但顯然,這些問(wèn)題都已經(jīng)都被一一解決了。

目前,第一代限量版夾克有以下三種款式供大家選擇,售價(jià)均為199美刀。

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雖然,現(xiàn)在夾克的價(jià)格可能稍微有點(diǎn)高,這可能是由于限量版的原因,但是相信量產(chǎn)之后,夾克的價(jià)格會(huì)更便宜,性價(jià)比更高。

試想一下,在10℃寒冷的冬天,身上只穿這么一件薄薄的時(shí)尚夾克,該是多么的舒服愜意!

崔屹教授課題組主頁(yè):

https://web.stanford.edu/group/cui_group/

EEnotech公司官網(wǎng):

https://eenovatetech.com/

產(chǎn)品鏈接:

https://shop.eenotech.com/products/ee-2l-fleece

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