服装を温める：身につける「エアコン」

寒くなりました。服をたくさん着てください。

暑いから服を一つ減らしてください。

これは普通の生活常識ですが、この簡単な常識は近い将来、新しい技術によって覆されるかもしれません。

未来は四季の変化にかかわらず、必ず服を減らさなくてもいいです。一枚で一年中の温度変化に適応できるかもしれません。

もしかしたら、暖かい下着のようなものではないかという読者もいるかもしれません。

今は市場にとっくにありました。

そんなことはありません。

今日紹介するこの服は普通ではないです。

繊維を温める服はどうですか？

温度調節機能以外に、外観と内部構造は普通の服とどう違っていますか？

これらの疑問を解くために、記者はこの技術の研究開発に成功した天津工業大学材料学院を訪問しました。

繊維を温める服の開発には、偶然の発想があった。

前世紀の90年代の初め、国内の保温服の製品は多くて、工大材料学院で教鞭を執っている張興祥教授は、服装の光熱は足りないかもしれません。私達の実際の生活の中で、室内と屋外の温度の違いはとても大きくて、特に冬は暖かい服を着て外で暖かいと感じます。

もし、環境の温度が低い時に、服の温度を自動的に高くして、環境の温度が上がる時に、服の中の温度を自動的に低くして、服の中の温度をより快適な範囲にして、着やすくすることができれば、どれだけいいですか？

熱を通して吸熱する服の素材

当時、国内の温度調整材料の研究はまだ白紙の状態だった。

そこで、張教授の率いる課題チームは研究を経て、一つの材料を選びました。

素人にはなじみのない言葉ですが、工大材料学院のハンナ先生は記者のために、「相転移材料」というのは、材料そのものが熱を吸収して放出し、吸熱と放熱の過程で材料そのものが「変身」するということを率直に説明してくれました。

「変身」の過程は面白いです。材料は固体で、外部の温度が30℃以上の時、材料は外部の熱を吸収し始めます。固体から「変身」して液体になります。同時に、熱は材料に吸収されて「貯蔵」されます。

冬の人々は寒い室外に出ると、外の温度が20℃以下になると、材料自体が熱を放出し、液体から固体に戻るが、それらが放出された熱は服を通じて自分の体に伝達され、このような服を着ていると、自然と同じ厚さの普通の服を着ているより暖かい。

科学的なテストによると、人体が最も快適に感じる皮膚温度は33.4℃である。

体のどの部位の皮膚温度と最も快適な皮膚温度の間の温度差が1.5℃から3.0℃の範囲内であれば、人体は寒くも暑くもないと感じられますが、この温度差が4.5℃を超えると、人体には冷たさや暑さの感じがあります。

この特殊な材料で作った服は、この温度差を3℃ぐらいに抑えることができます。

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服の中にカプセルが詰まっています。

しかし、ここを見て疑問に思う人がいるかもしれませんが、材料が外部の熱を吸収する時に固体から液体に変化するなら、服から流れ出ないでしょうか？

これは大変です。濡れた服を着ていると、どんなに辛いですか？

私なら、このように暑いと濡れてしまう服は買いません。

実は、私たち素人の心配は、専門の研究者がとっくに考えています。

前世紀の90年代初めに、張興祥教授の課題チームは服を暖かくしたり、材料を液体にしたりしないように、服を濡らしたりする方法を研究し始めました。

たゆまぬ努力を経て、彼らは「マイクロカプセル」というものを開発しました。

みんなはすべてカプセルを見たことがあって、ただ張教授達の作った“カプセル”はふだん食べた薬物のカプセルよりずっと小さくて、直径は1ミクロンだけあります。

カプセルの材質は樹脂ポリマーで、強靭で、外部の温度が上がっても下がるのも、ある程度の圧迫を受けても破裂が現れないので、この重合体カプセルの保護があれば、相転移材料が液状になってから流れてくる心配はないです。

保護層ができました。これから作られるのは、千何万個もの小さな「マイクロカプセル」を普通の服の繊維に混ぜて、繊維を温めて、このような繊維で布地を作ります。

宇宙服と家着は全部使えます。

韓娜先生の紹介では、「マイクロカプセル」の技術以外に、張興祥教授の課題グループはまた「相転移材料複合紡績」の技術を開発しました。この技術はまず相転移材料を「マイクロカプセル」にする必要はなく、紡績技術の上で「手足」を作ります。細い糸の中に芯層があり、芯層の中に「相転移材料」を包んでいます。

温度調節材料の応用といえば、将来性が広く、綿、麻、毛、糸などの各種材料と混紡できます。現在は宇宙服、消防服の保温層材料などの特殊製造分野に応用されました。

また、赤外線偽装服の製造にも応用され、服の表面の温度は赤外線装置では感知できないほど下がってしまうので、このような偽装服を着た兵士は、測定器では探知できない「ステルス」になります。

民生服の方面では、温度調節の材料も多くの分野に応用できます。例えば、高級な服装の調温内張り、内ズボン、帽子、手袋などがあります。

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暖かいコートを着てみて、暖かくて大丈夫です。

記者が実際に服を温めるという不思議な効果を実感するために、ハンナ先生は温度調節のコートを持ってきました。

一見、コートは専門店で売っている普通のコートとあまり変わりません。生地と裏地は普通のニトリル素材ですが、このコートを甘く見ないでください。実は、その「玄機」は中に隠れています。

記者が服の隅を手でつまんで、中の詰め物と普通の「綿パッキン」の違いをじっくりと感じています。コートの中には厚みがなく、詰められた温度調節材料は多くないと感じていますが、記者の手がどう感じても、中の柔らかさを感じるだけで、何か「カプセル」の形のものに触れることができないようです。

記者が真剣に探している姿を見て、ハンナ先生は笑って聞きました。

このように注意すると、記者はやっとはっと悟りました。「マイクロカプセル」は直径が一ミクロンしかなく、顕微鏡で見られます。

続いて試着してみました。メーカーが彼らの温度調節技術を利用して作ったこの服は三つのサイズがあります。それぞれ身長170センチ、180センチ、185センチの大人に対応しています。

記者の身長は160センチしかないですが、この三つのサイズは大きく見えますので、一番小さいサイズの服を一枚だけ持ってきてください。

服はちょっと大きいですが、記者は自分がまだ幸運だと思います。「天気が美しい」という理由で、記者が服を試着している時の天気はどんよりしていて、風が吹いています。

服を温めて身につけます。重さが軽いので、ファスナーを上げたら、中が柔らかいと思います。

試着する前に記者は自分のコートを着ていませんでしたが、ユニホームだけ着ていて、体が冷えて鳥肌が立ちます。だから最初に服を温めた時、すぐにその暖かさを感じられませんでした。

しかし、わずか1、2分でこのような状況が改められました。記者は背中にかすかな暖かさを感じ始めました。そして体の前も暖かくなりました。服を温めるのは確かに熱を放出する効果があります。

十分間の間、試着していましたが、この暖かさはずっと消えませんでした。

天気が比較的に寒いため、室内の外の温度はすべて高くなくて、そのため服の“温度を下げる”の過程の記者を経験していないで、少し残念です。

しかし、ハイテクがもたらした奇妙な体験を記者は身をもって感じました。SF映画のような不思議な「未来の服装」は、すぐに現実になります。