それはすごいですね！科学者たちは、着ると自動的に涼しくなる新しい生地を発明した。

約束通り夏がやってきました。街の隅々までが巨大な炉の中にあり、焼けるような高温に苦しんでいるようだ。猛暑現象はますます深刻になり、人々の生活に大きな課題をもたらしています。

このような暑い季節には、暑さをしのぐために扇風機やエアコンを使う人もいれば、うだるような都会を抜け出して涼を求めて郊外へ出かける人もいます。では、なぜ郊外は都市よりも涼しいのでしょうか?

都市と郊外の気温差について話すとき、「ヒートアイランド現象」について話さなければなりません。

ヒートアイランド現象とは、ある地域の気温が周囲の地域よりも高くなる現象を指します。この現象により、天気図上で孤立した島のような高温領域が形成されるため、「ヒートアイランド」と呼ばれます。ヒートアイランド現象は主に都市部で発生するため、都市ヒートアイランド現象とも呼ばれます。

ヒートアイランド現象。写真はインターネットから

市の住民

都市ヒートアイランド現象に効果的に対処する方法

生活の快適さを向上させる

2024年6月14日、科学者たちはサイエンス誌に、暑い気候での人々の身体的快適性を向上させ、都市のヒートアイランド現象が人体に与える影響を軽減すると期待される新しいタイプの放射冷却生地に関する論文を発表しました。

研究結果はサイエンス誌に掲載された（画像提供：サイエンス誌）

この放射冷却生地

クールダウンする方法

研究者らが作成した中赤外線分光選択積層織物（SSHF）は、ポリメチルペンテン（PMP）ナノミクロンハイブリッド繊維層、銀ナノワイヤ（AgNW）層、ウール織物層の3層で構成されています。

その中で、表面のポリメチルペンテン（PMP）ナノミクロンハイブリッド繊維層は、広いサイズ分布と独特の化学結合を持ち、大気透過窓（ATW）スペクトル範囲内で高い吸収率を達成できます。大気透過窓（ATM）とは、太陽放射が大気を通過する際に強い透過能力を持つ波長範囲を指します。この部分の光は地球の表面に直接到達し、表面温度の上昇に大きな影響を与えます。

中央の銀ナノワイヤ層は中赤外線領域全体で高い反射率を持ち、都市インフラからの赤外線が人体に伝わるのを効果的に防ぎ、都市インフラからの熱放射が人体に与える影響を軽減します。

下部のウール生地は、繊維と皮膚の間の空気層を通して人体皮膚からの熱放射を吸収し、さらに銀ナノワイヤ層を通して上部のPMP生地に熱を伝導し、人体表面の熱を大気に伝達して冷却効果を実現します。

中赤外線スペクトル選択積層織物の構造と着用性 a.繊維の構造; b.屋外環境における繊維の放射熱伝達の模式図。紀元前さまざまな材料の中赤外線放射率。 d.ウール生地が人体の熱放射吸収に与える影響。えい。ウェアラブル研究結果（画像出典：参考文献1）

実験結果によると、本研究で作製した中赤外線スペクトル選択層状繊維（SSHF）は、太陽光のピーク強度が1010 W/m²のときに温度を約6.2°C大幅に下げることができ、これは地面からの熱放射を選択的に遮断しながら熱を効果的に外部に放出する繊維の能力によるものと考えられます。都市環境をシミュレートした実験では、中赤外線スペクトル選択性層状繊維 (SSHF) は、従来設計された放射冷却材に比べて、日中は 2.3°C、夜間は 0.2°C 涼しいことが判明しました。

冷却繊維の多孔質構造は、優れた通気性を提供し、人体の汗の自然な拡散を促進し、蒸れによる不快感を回避します。さらに、冷却繊維は強力な疎水性と強力な機械的特性を示し、高い耐久性を実現しながら自身の清潔さを確保し、ウェアラブル衣類の要件を満たします。

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ウェアラブル放射冷却製品は、都市のヒートアイランド現象に対抗するための革新的で効果的な個人用冷却ソリューションを提供し、エアコンの使用とエネルギー消費を削減するだけでなく、熱に関連する健康問題も防止します。都市住民に快適な体験を、高温下で作業する労働者に涼しさをもたらすこのハイテク製品の量産化を期待しています。

参考文献

[1]Ronghui Wu他「都市ヒートアイランド対策のための放射冷却用スペクトル工学繊維[J].Science、2024年」

[2]Cui C et al.、パッシブ昼間放射冷却とセルフクリーニングのための繊維と組み合わせた階層的多孔質コーティング[J]。太陽エネルギー材料と太陽電池、2022年。

[3] Bai Yang、Wang Xiaoyun、Jiang Haimei 他都市ヒートアイランド現象に関する研究の進展[J]。気象環境ジャーナル、2013年。

[4] 陸静華、李国平。都市ヒートアイランド現象の解析[J]成都気象学院ジャーナル、1991年。

企画・制作

中国科学普及協会制作

著者: Shi Chang、物理化学博士

プロデューサー丨中国科学博覧会

編集者：ヤン・ヤピン

校正：Xu Lai、Lin Lin