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通过调整聚乙烯的外观和热性能，可制造出具有良好散热能力的彩色薄膜。
材料的颜色通常会告诉你它是如何处理热量的。在炎炎夏日里穿一件深色衬衫会让你汗如雨下。类似的，玻璃窗户越透明，它的散热效果越好。材料对可见光和红外辐射的反应之间有密切的联系。eurekalert.org网站4月2日报道，美国麻省理工学院（MIT）的研究人员制造了一种坚韧的、类组织聚合物材料。该材料的颜色和热性能等可以相对独立地进行调整。例如，黑色薄膜样品可以反射热量，使被覆盖物保持凉爽。他们还制造了一系列各种颜色的薄膜，每种薄膜都能反射或吸收红外辐射，并使其与可见光的反应无关。
研究人员通过调整新材料的颜色和热性能，可使其适应广泛的应用要求。如彩色的热反射建筑外墙和屋顶、太阳能电池的吸光和散热板，以及功能性服装和帐篷等。MIT机械工程系研究人员Svetlana Boriskina说：“有了我们的材料，产品外观可以看起来更加鲜艳。人们无需担心颜色对建筑、窗户或衣服的热平衡有影响了。”Boriskina、Luis Marcelo Lozano和Gang Chen等在《光学材料快报》杂志中报道了这种新材料。
Boriskina的研究灵感源于彩绘玻璃。几个世纪以来，工程师们通过在玻璃中添加金属或天然色素，制造了五彩斑斓的彩绘玻璃。Boriskina说：“尽管玻璃可以提供良好的视觉透明度，但它体积庞大、灵活性差、易碎且不散热，不适合用于可穿戴应用。”Boriskina认为，虽然调整玻璃的颜色相对简单，但调整其对热量的反应却很难。例如，彩色玻璃在受到特定方向的阳光照射时会产生热区。它很难消散，并且容易对玻璃本身造成破坏。与此类似，塑料也可以被设计成任何颜色的材料，但由于大部分塑料都是吸热和绝缘的，无法反射热量。
在过去的几年中，Chen的实验室一直在研究如何使用柔性、轻质的聚合物材料来传导热量。他们发现，通过拉伸聚乙烯等聚合物，改变其内部结构，可以改变导热性能。Boriskina认为这项技术不仅可以用于制造聚合物电子产品，还能用于建筑和服装。她采用了这项技术，并为其“赋予”了色彩。她说：“开发一种复合功能材料的难度很高。我们在属性之间取得了平衡性。”
为了使聚合物薄膜具备颜色，Boriskina等向聚乙烯中加入了特定的纳米颗粒或工业染料，然后利用加热拉伸使材料具备柔韧性和透明性。接着，研究人员在太阳模拟器下测试了薄膜的性能。他们发现，薄膜拉伸得越长，能散发的热量越多。平行的聚合物长链为热量传输提供了通道，有效避免了热区的形成。
在确定了拉伸程度对材料性能的影响后，Boriskina还计划发起一个网站，为研究人员提供基于材料尺寸和内部结构的颜色和热性能算法。
除薄膜材料外，Boriskina等还在研究含纳米颗粒的聚乙烯线的制造。这种线可以用于纺织轻质服装，起到隔热、降温的作用。Boriskina说：“我们正在尝试将聚乙烯做成纤维和织物。聚乙烯的产量高达数十亿吨，并且可以回收利用。因此我认为聚乙烯纤维的工业化不存在重大障碍。”
科界原创
编译：雷鑫宇
审稿：三水
责编：唐林芳
期刊来源：《光学评论快报》
期刊编号：2159-3930
原文链接：
https://www.eurekalert.org/pub_releases/2019-04/miot-rtm040219.php
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