新聞中心 > 新聞詳情
科技水平允許的話,穿一件靜止空氣外衣才是最保暖的。但科技不允許。那么,什么材料能保存的空氣最多,什么材料就最保暖。什么材料保存空氣最多?羽絨。
人體是一個恒溫體,自身就是一個發熱源,不斷產生熱量。這些熱量需要釋放,如果熱量釋放較少或較慢,人體就會感到熱,比如夏天;如果熱量釋放的較多或較快,人體就會感到冷,比如冬天。
當人體感受到冷時,會自覺添加衣服。添加衣服并不是人類的本能,而是一種生活經驗。為什么添加衣服就能保暖呢?所謂保暖,其實就是阻止熱量流失。
熱量流失主要有三種形式:熱傳導、熱對流、熱輻射(熱輻射是指每個發熱體都會向四周輻射電磁波,這種熱的傳播形式主要體現在微觀領域,本次并不做贅述。*20世紀80年代,美國為宇航員研發的新型材料太空棉,即是通過在纖維中添加鋁箔片,導致人體輻射出去的熱量被鋁箔片反射回人體,同時使人體細胞加速運動,完成保溫的效果)。
如果穿著一身鐵皮制作的衣服,照樣會感覺到冷,因為鐵皮是良好的導熱體,熱傳導率很高。常用的衣服材料,熱傳導率均較低,其中以羽絨的熱傳導率最低(5.930),羊毛的熱傳導率要比羽絨高15%左右(6.986),棉花的熱傳導率要比羽絨高39%左右(9.717)。
除此之外,還有一個指標可以衡量纖維的熱傳導效果,就是保溫率。數值越高保溫效果越好。羽絨的保溫率在常見纖維中最高(81.3%),羊毛的保溫率要比羽絨低6.5%左右(74.81%),棉花的保溫率要比羽絨低18%左右(63%)。
熱傳導率和保溫率二者相結合即可得出“在厚度相同的前提下,羽絨的保暖效果最佳”的結論。
但是,雖然數值上占優,但是如果將羊毛或棉等材料的厚度增加,其保暖效果可以超越羽絨。這符合人類的生活經驗:衣服穿的越厚越保暖。
人類還有另外一條生活經驗:衣服穿得越厚越顯得笨拙。況且,保暖效果再好的纖維,依然無法做到0熱傳導率、100%保溫率。能做到這樣“絕對保暖”的材料,只有空氣。比如家里邊窗戶上經常安裝的“雙層玻璃”,兩層玻璃之間就夾帶著一層空氣。裝有雙層玻璃的房間里,通常會感到更暖。
既然如此,那我們光著身子站在空氣當中,應該不會感到冷嘍?
因為熱量散失的第二種形式是“熱對流”。當貼近你身體的那層空氣吸收了身體散發的熱量后,密度會變輕,根據大自然的原理,密度輕的空氣會自動上升,空出來的地方就自動被旁邊的冷空氣補充了。因此人體身邊的空氣始終都是冷的,因此會感覺到冷。
只要在地球的重力環境下,在一個開放的空間,空氣的對流是無法避免的。倘若是在失重的環境下,空氣的對流停止,那么即使空氣溫度是0度,人類光著身子也不會感覺到冷,因為貼近身體的那層空氣是熱的。相當于一層熱空氣附著在人身體上。但前提是人不能移動,因為這層熱空氣只停留在那個地方,并不會跟人體一起移動。
那么如何在地球重力的環境下穿一件“空氣衣”呢?穿一層中空玻璃顯然不現實,那就穿一層塑料膜,里邊充滿空氣,這層空氣是靜止的,密封的,無論人體怎么移動,都會跟著移動。形象的說就像是套在一個氣球里,只露出鼻子呼吸。首先一下子變成了卡通人物不說,人體除了散發熱量之外,還會散發濕氣,在封閉的環境下濕氣無法被排出,人體也會感到非常不適。畢竟皮膚也是需要空氣交換的。
其實,說到這里,其實可以先提出一個結論:纖維本身是無法保暖的,只是纖維中夾帶了能保溫的空氣,才體現出保溫的效果。纖維中夾帶的空氣的多少,直接影響纖維的保溫效果。
那么,為什么同樣都是纖維,相同厚度下,羽絨的保溫效果最佳呢?
這可以先從羽絨的分子結構來分析:
1.大分子在形成羽絨纖維時呈卷曲狀,因而形成了大量空洞。這導致羽絨的每一條絨絲均是中空的,里面充滿空氣,而空氣是最好的保溫材料。
2.在每一朵絨朵中,都包含著幾十根結構相同的絨絲,每根絨絲之間到存在著一定斥力,使每根絨絲之間的間距保持最大,理論上能存在更多空氣。
3.每一根絨絲中,都長有許多二階絨絲,當眾多羽絨混在一起時,二階絨絲相互交纏、重疊,形成阻止空氣自由流動的多重屏障,加大空氣的對流難度。
羽絨纖維呈放射狀,因此遠比呈線狀的羊毛、棉等纖維儲存的空氣多,因此保溫效果最佳。
當然,之前有提到,羊毛、棉等纖維,如果加大它們的厚度,其保溫效果可以超越羽絨。但會感覺臃腫。
因此,若室外溫度較低,人類想通過穿衣服的方式保持同樣的體表溫度的話,無論是羽絨、羊毛還是棉,都可以達到要求。
但穿羽絨服裝,其厚度遠遠要低于穿羊毛、棉類服裝。
關于各種纖維的蓬松度,經過試驗,在纖維體積一定的情況下,其包含空氣之后的集合體體積越大,則證明能有效控制的空氣體積越大,則保暖性越強;其質量越小,則證明其越輕。實驗結果表明,在纖維體積均為1立方厘米時,羽絨纖維的幾何體體積最大(382.56立方厘米),是羊毛纖維(101.24立方厘米)的三倍多,是棉纖維(76.92)的五倍多。同時,羽絨纖維的質量最。1.14g)為羊毛纖維(1.32g)質量的86%左右,為棉纖維(1.54)的74%。
證明羽絨纖維能有效控制的空氣體積最大,同時最輕。
從維度的角度,也可以看個究竟。
根據歐式幾何的理論,幾何體的維度為1、2或3,均為整數值。但自然界中的纖維經過長期進化,并不全是整數值。通過計算機模擬,羽絨纖維的維度為1.66左右。
我們知道,一維的幾何體只有長度的概念,二位的幾何體有了表面積的概念。用通俗易懂的話來解釋,可以這么理解:介于一維和二維之間的幾何體,只要維度沒到二維,無論在數值上離二有多遠,都可以理解為擁有非常小二維特性,即表面積;但維度值越接近二,則表明擁有越大的一維特性,即長度。因此羽絨纖維的維度為1.66可以理解為:擁有相當小的表面積但擁有較大的長度?梢杂脕肀容^的是,羊毛和棉纖維的維度值,接近于1.0。即證明羽絨纖維在同樣的表面積下擁有更長的長度。
羽絨纖維的維度介于一維與二維之間,由于一朵羽絨中,各條絨絲呈放射狀空間分布,因此一朵羽絨的維度介于二維與三維之間,可以理解為擁有相當小的體積,但擁有相當大的表面積。相比之下,羊毛和棉纖維并不具備放射狀的空間分布。因此,絨朵可以鎖住的空氣最大。
同樣是羽絨服,保溫效果也會有不同,主要體現在三個方面:充絨量、絨子含量、蓬松度。
首先來看充絨量:
1.同等體積下的空間中,充絨量越多,羽絨越厚。
2.當充絨量達到一定質量時,羽絨的厚度上升趨勢減緩。
3.存在一個值,當充絨量達到這個值時,羽絨的厚度達到最高點(飽和)。
4.絨子含量越高,這個飽和值越低。
厚度達到最高點,也就意味著,羽絨中含有的空氣達到最多。
當充絨量達到飽和后,保溫率最高,熱傳導率最低。若繼續添加羽絨,羽絨制品的保溫率會略有下降。
其次來看絨子含量:
1.充絨量一定的情況下,絨子含量越高,保溫率越高、傳熱系數最低。
2.充絨量一定的情況下,絨子含量達到一定值時,保溫率和傳熱系數趨于穩定。
3.在充絨量接近飽和的情況下,絨子含量對羽絨制品的保溫效果影響較小。
最后看蓬松度:
1.充絨量一定的情況下,蓬松度越高,羽絨被的保溫效果越好。
2.絨子含量的多少,直接影響到蓬松度。
3.經試驗證明,鴨絨的絨子含量較高時,絨子含量每增加一個百分點,蓬松度約增加2.8。
4.蓬松度還與絨朵大小有關,絨朵越大,蓬松度越高。
絨朵的大小取決于鴨子的生長天數。生長時間越短的鴨子,絨朵的大小越小,絨朵的產量越。ǖ秤脙r值較大);相反,生長周期越長的鴨子,絨朵的大小越大,絨朵產量越大。(但食用價值越。R话銇碚f,成長周期較長的鴨子,鴨齡成年后,會在每年春天換絨,已經完全成熟的絨朵自然脫落,此時的絨朵最大,成熟度最高,但人工成本較高。
畢竟鴨絨是副產品,鴨肉才是主產品。鴨農在飼養鴨子時,首先肯定會以出產品的價值為準。
之前有討論過,空氣這種介質,其導熱系數最低,最保暖。相比之下,同樣作為大自然最基本元素的水(或水汽),這種介質相比空氣之下,導熱系數要高了數十倍。同時,當水汽完全浸入羽絨、羊毛或棉纖維中時,會引起纖維坍塌,完全破壞纖維本身的保暖性能。但是,人類的皮膚也是需要呼吸的,必然會與大自然進行氣體的交換,天氣熱的時候,身體內的水分也蒸發掉從毛孔出去。那這樣,當蓋著被子的時候,豈不是會因為出汗而導致纖維浸濕進而無法保暖了么?退一步講,就算不管保暖的問題,蓋一床潮的被子,也不舒服啊。那就改用塑料布阻止水汽浸入纖維,同樣是不現實啊。
毛孔呼吸、出汗是自然常理,人類無法改變。但是填充在被子中的纖維,能否盡量少的讓水汽浸入以保暖、能否在吸水的同時,快速的把水排出去以保持干燥,是衡量一床被子好壞的關鍵。
羽絨纖維表層細胞膜含有大量醇類和脂類物質,二者都具有很強的疏水性,因此在羽絨纖維表面上形成了一層牢固的拒水性薄膜。另外從微觀層面來看,羽絨纖維外表皮細胞膜內側,是由數百根原纖緊密有序排列而形成的皮層結構,結晶區域較大,在一定程度上也阻止了水分向纖維內部浸透的現象。
而羊毛纖維表層是一層比較粗糙的鱗片層,鱗片層本身增加了水分與纖維接觸的表面積,且鱗片層外表皮是高硫含量的細胞膜組成,屬于無定型區,質地較疏松,使水分更容易進入纖維內部,使纖維的濕潤性提高。
棉纖維表面有一層疏水性蠟質,浸潤性低于羊毛,介于羊毛與羽絨之間。
但是,說羽絨纖維是完全拒水的,也不現實,那樣羽絨不就成塑料布了嗎?
其實,水汽還是會浸入羽絨纖維的,不過跟羊毛和棉不一樣。水汽被羽絨纖維中的大量空洞包含住。(這些空洞,在不遇水時含空氣,遇水時則含水。)在濕度相對小的情況下,由于羽絨纖維表層的拒水性細胞膜的存在,水汽只是附著在細胞膜外,而無法浸入羽絨纖維。
這里要引入一個概念,叫做“回潮率”,又細分為“吸濕回潮率”和“放濕回潮率”。“回潮率”一詞由于行文的原因容易產生歧義。我們在此姑且可以白話的解釋為:吸水的速度、散發水的速度。我們小學時候有一類經典的應用題,講的是有一個水池,每分鐘注入水X噸,每分鐘排出水Y噸云云,當注入水的速度和排出水的速度一樣時,水池中便不會存有水。當吸入的快而排出的慢時,水池中便會有水存在。無論是什么纖維,吸濕速度永遠比放濕速度快,產生吸放濕滯后差值。這也導致纖維遇到水汽后必定會存有一定量的水分,不同的纖維,只是存的水的多少有差異。差值越小,證明吸放濕的速度約接近。羽絨纖維的吸放濕之后差值為0.49%,而羊毛為2%,棉為0.9%。
這一點,從而證明了,羽絨制品的吸濕排汗能力、保暖保干燥的能力,要好于羊毛制品和棉制品。
需要定制、采購工作服、勞保服相關產品及資料的用戶,可撥打公司服務熱線:028-6141 6833;我們期待您的來電及咨詢,您的滿意是我們服務的宗旨,我們將竭誠為您服務!