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穿在身上的空調? 發熱衣和涼感衣

文/林祉均(《物理》雙月刊特約編譯) 圖/柯欽耀 (2020/12/17)

 當寒流來襲,總覺得衣櫃裡少了件發熱衣。不過,市面上常見的「發熱衣」、「涼感衣」又沒有接電池,為什麼能像冷氣或暖爐一樣,創造出有別於環境的溫度呢?

保暖與發熱
認清不同之處

 事實上,並沒有什麼物質能憑空創造或帶走熱能。那麼發熱衣究竟怎麼「發熱」呢?一種常見的說法是,發熱衣能吸收外界的可見光,並放出看不見的遠紅外線,來達成加熱效果。

 這麼說其實沒錯,不過任何黑色衣服都有能力吸收絕大部分的可見光(所以才會是黑色)。同時,室溫左右的物體原本就會輻射出紅外線,所以機場或車站才能利用「紅外線熱像儀」測量體溫。不過,顯然普通的黑色衣物並沒有發熱的功能。

 有些發熱衣,會在纖維中添加陶瓷或二氧化鋯等微粒,加強紅外線輻射。這麼做理論上確實可行,但稍微想一下就會發現怪怪的:一般發熱衣都是當作貼身衣物穿在裡面,那這樣不就無法吸收外界光源,連帶無法發熱了嗎?

 另一種常見的發熱衣,是由中空纖維製成的。這種纖維本身就像吸管,中間會有空隙;也有廠商會用特殊的立體織法增加纖維之間的空隙。

 這招與羽絨衣和保溫杯的原理類似,是基於空氣良好的隔熱效果,降低體溫流失速度,所以能讓人感到特別溫暖。不過,稱這樣的衣服為「發熱衣」有些牽強。

吸溼發熱衣藉由纖維吸收水氣,釋出凝結熱。

發熱衣
凝結水氣回收熱能

 比較能主動產生熱能的,只有所謂的「吸溼發熱衣」。不論夏天還是冬天,人體會不斷蒸散少量的水氣進行放熱。不過,在寒冷的冬天,這麼一點熱量可是彌足珍貴,而吸溼發熱衣能有效回收這些熱量。

 這種發熱衣,通常用羊毛或聚丙烯酸酯纖維製成,這些材料可以抓住從皮膚散出的水氣,並使其凝結,水氣凝結產生的熱能,就會使衣料溫度升高,讓人穿起來感到溫暖。

 儘管嚴格來說,這種機制仍舊只能算是「留住」人體產生的熱,不過應該是比較接近「發熱」的字面意義了。

涼感衣透過特殊編織方法、纖維形狀與親水材質,促進水氣散失與空氣通透。

涼感衣
可加強水分蒸散

 涼感衣的原理就比較簡單。一般的衣物被汗水或雨水浸溼時,本來就會因為不斷蒸散而讓人感到透心涼,涼感衣只要負責加快這個過程就好了。

 部分涼感衣物或毛巾,就是在纖維上做親水加工處理,讓布料能快速吸水、排水,帶走體表的熱。這種涼感衣剛穿上去沒什麼感覺,但在戶外活動流汗時就能感受到效果。

 也有許多涼感衣,是在合成纖維中添加礦石粉末,這些粉末的比熱小、導熱快,因此室溫下摸起來會涼涼的,就像冰涼的大理石一樣。

 不過,就像戶外的大理石被太陽一晒會變得很燙,這類涼感衣也很快會和外界達到熱平衡,效果無法持久。

 發熱衣或涼感衣,基本上都只是用衣料纖維的性質,來幫助保留或排出熱量。不論原理為何,購買時看清楚標示,確定穿起來舒服才最重要!