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冬天到了,保暖衣物依然是世界性难题,怎办

科学如此发达,然而,衣物保暖依然是世界性难题,真是一件怪事。

冬天给人的感觉就是——厚,实在是太厚了。直到今天,依然没有太好的办法,最好最流行的保暖材料,依然是数百年来广泛使用的羽绒服。

衣服的特点首先要柔软,穿着舒适,易于加工,可以方便的清洗;然后要能够通过水蒸气,也就是常说的透气;接着就是要保暖;最后,成本不能太高。

兼顾这些要求的材料,现在问世了吗?

是否有一种导热率接近于真空的高分子材料,用极不活泼的气体来发泡,涂柔性反光材料,制作成布料,然后发明一种技术能够在生产中调控这种布料的气孔密度,从而达到适当的透气率?

不知什么时候,可以在零度的户外,只穿一件类似于运动长袖的衣服,就能相当于现在大约5厘米穿衣厚度?

不知这样的发明什么时候能诞生,但是我相信一定有这一天的。

除了“保暖”之外,还有加热的办法,但至今为止仍不具备大规模商品化的综合性能。

就是想大家探讨一下冬季衣物的颠覆性创新,可能是啥样的。

[修改于 9 年前 - 2015/11/19 05:09:30]

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~~空空如也
20!Dopaminor
8年7个月前 IP:广东
797724
加热通风系统,移动电源供电
其实锻炼身体就好,见过5度的时候黑叔叔穿短裤在逛街
每天跑步上学,广州的冬天也可以做到一件长袖外套加短袖内衣解决
shsyfsh
8年7个月前 IP:上海
797728
透气和保温是矛盾的。,除非再加过滤淨化,就又太复杂了。
那么,在(或 自动)协调好 保温和透气基础上的 适度 近 贴身电加热,消耗不算多,还真的可以考虑。
碳纤布可以有 即时加热功能 。
shsyfsh
8年7个月前 IP:上海
797729
由此想到,降温服会 更有需求 。
power_rdx
8年7个月前 IP:北京
797742
想要保温效果好就必然要放弃透气要求。不过,如果要我在保温和透气之间抉择,我会毫无犹豫地选择保温。
就现有材料和技术来说,抓绒+红外反射涂层+电热鞋垫+电热手套基本上零下10度轻装过冬是无压力的。
usafn6132
8年7个月前 IP:北京
797754
现在淘宝上就有电热的外套啊,可以搜一下Leist smart 智能恒温衣服 恒温加热皮衣
迪纳米斯
8年7个月前 IP:广西
797755
不是有气凝胶保暖衣吗?关键词:气凝胶 衣
5314
8年7个月前 IP:浙江
797757
引用 20!不曾存在:
加热通风系统,移动电源供电
其实锻炼身体就好,见过5度的时候黑叔叔穿短裤在逛街
每天跑步上学,广州的冬天也可以做到一件长袖外套加短袖内衣解决
说得对,我在哈尔滨见过零下十几度的时候老大爷穿背心短裤在晨跑,简直碉堡了。
RodTech
8年7个月前 IP:广东
797765
thinsulate
hambaby
8年7个月前 IP:北京
797767
第一眼,标题直接看成『冬天到了,保暖植物依然是世界性难题,怎办』
rudolf
8年7个月前 IP:天津
797768
    跑步的时候身体发热量大,普通人以中等速度跑个十几分钟都可以穿背心而不冷。甚至长时间的步行都可以大大减轻寒冷的程度,比如冬天在户外会手脚发冷,但是一直处于走路状态时则会感到浑身都暖乎乎的。
    但是在静坐状态下人体发热量大大减少,就必须考虑衣服的保温性能。首先衣物必须贴身,否则衣服和皮肤之间有大片的空气,在有肢体动作的时候衣服和皮肤之间的相对运动会将这部分空气挤压到衣服外面,然后重新吸入冷空气,这样就达不到保温性能。保暖内衣就是利用这个道理,料子有弹性而且里面是绒的,使之能紧贴皮肤。其次衣物需要内部疏松而外层致密以将内部空间隔成一个个小气室,来缓冲身体和衣服相对运动被挤压流动的空气。羽绒服就是利用这个道理。第三,皮肤蒸发的水蒸气散发到衣服外面时会带走热量,如果阻值水蒸气散发到外面又会牺牲衣服的透气性和舒适性,因此想要透气性就必然牺牲保温性。
    电加热衣服用在室内或者活动量小的场合还行,要想用于户外活动时穿着,就必须解决好衣服舒适性和电池问题。一节18650锂电提供的能量不到10瓦时,需要携带很重的电池才够用,这样还不如多穿一件保温性能好的衣服。


    我们还可以从革命历史中吸取经验,比如:
座山雕:脸红什么?
杨子荣:精神焕发!
座山雕:怎么又黄了?
杨子荣:防冷涂的蜡!
    户外活动的时候可以在脸上涂蜂蜡来保温,也能有效保护皮肤失水开裂。  [s::lol]
power_rdx
8年7个月前 IP:北京
797786
引用 rudolf:
跑步的时候身体发热量大,普通人以中等速度跑个十几分钟都可以穿背心而不冷。甚至长时间的步行都可以大大减轻寒冷的程度,比如冬天在户外会手脚发冷,但是一直处于走路状态时则会感到浑身都暖乎乎的。
    但是在静坐状态下人体发热量大大减少,就必须考...
以我多年使用电热设备的经验来看,在-10度的温度下,只需要10-20瓦的总功率,就可以让你的手脚十分温暖。以平均值15瓦计算,如果需要在室外连续活动8个小时,所需能量为120瓦时。在使用三洋3400mah18650时,需要10节电池,重量为460克。而一件厚棉服外套,重量可以轻松超过1公斤。
虎哥作者
8年7个月前 IP:四川
797787
引用 power_rdx:
以我多年使用电热设备的经验来看,在-10度的温度下,只需要10-20瓦的总功率,就可以让你的手脚十分温暖。以平均值15瓦计算,如果需要在室外连续活动8个小时,所需能量为120瓦时。在使用三洋3400mah18650时,需要10节电池,重量为...
有人做过实验,还要不了那么大功率。这是一个创业项目,加热部位在腰部附近效果较佳。但最终没有市场化成功,还有太多细节问题。穿衣虽然重,但系统简单可靠,采用加热的方法显著的增加了用户使用成本(不包括金钱)。
虎哥作者
8年7个月前 IP:四川
797788
引用 shsyfsh:
透气和保温是矛盾的。,除非再加过滤淨化,就又太复杂了。
那么,在(或 自动)协调好 保温和透气基础上的 适度 近 贴身电加热,消耗不算多,还真的可以考虑。
碳纤布可以有 即时加热功能 。
请问如何证明“透气和保暖是矛盾的”?皮肤并不会显著排放气体,需要的只是保持干燥。
厚厚的棉衣,也透气,为什么也能保暖呢?
这个问题可以研究一下,如果机理都不明白,也就不容易想到好办法。
立棍
8年7个月前 IP:辽宁
797794
俄国西伯利亚的军警,使用一种自发热的鞋,3星期换一次电池。前两年引进到了黑龙江边防部门,反响良好。


  (以上是我大致听过的新闻,我不知道他们是否还给鞋充电)
20!Dopaminor
8年7个月前 IP:广东
797805
碳纳米管可以排水,也就是透气
立棍
8年7个月前 IP:辽宁
797808
引用 20!不曾存在:
碳纳米管可以排水,也就是透气
扎人效果怎么样?
风电氢能
8年7个月前 IP:北京
797815
电热装置应该不难吧?

如果仅仅是给手脚(手套和鞋),或是增加膝盖等易冷区域进行加热,电耗应该没那么大。首先加热不需要连续不停,其次加热区域应该可以采用更加保暖的材料。如果采用腰包式充电宝结构的电池对衣服进行供电,完全可以满足大多数用户室外活动的需要了。
power_rdx
8年7个月前 IP:北京
797819
引用 虎哥:
有人做过实验,还要不了那么大功率。这是一个创业项目,加热部位在腰部附近效果较佳。但最终没有市场化成功,还有太多细节问题。穿衣虽然重,但系统简单可靠,采用加热的方法显著的增加了用户使用成本(不包括金钱)。
个人认为在四肢末梢这种血液循环不好的地方使用电加热的效果要远优于保温。人体在感受到寒冷时会首先减少四肢末梢的血液流量,而尽量确保躯干部分的温度。所以,对于腰部,反而不该使用电热系统。
rudolf
8年7个月前 IP:天津
797820
引用 虎哥:
请问如何证明“透气和保暖是矛盾的”?皮肤并不会显著排放气体,需要的只是保持干燥。
厚厚的棉衣,也透气,为什么也能保暖呢?
这个问题可以研究一下,如果机理都不明白,也就不容易想到好办法。
水蒸气也是气体,而且并不少。如果戴上塑料膜手套,扎紧手腕,活动一个小时会发现里面很多小水珠。身体躯干部分部分的温度比手高好几度,蒸发的水蒸气更多。如果衣服透气性不好,这些蒸发的水蒸气不能及时散发出去而凝结成液态的话,在冬天是很危险的。而一旦衣服透气性过高,靠近皮肤的温暖空气就很容易散发到外面去,保暖性能自然就差了,这没什么高深的道理。厚厚的棉衣虽然也透气,但是还有材质一样比棉衣更透气的薄棉衣,两者谁保暖好一目了然。也有更加保暖的,就是两层棉衣,透气性自然弱了一半,这也是很容易理解的。或者这样说吧,冬天在没有暖气没有电热毯的床上睡觉,盖一床被子暖和还是两床被子暖和,相信北方的同学都有体会。
立棍
8年7个月前 IP:辽宁
797821
当前北方妇女已广泛用一种化学发热贴,50片一包,16元包邮。淘宝上架35万种。销量最高的一家,月销售26万包。
shsyfsh
8年7个月前 IP:上海
797822
谢谢了!    我也正是这个意思。
shsyfsh
8年7个月前 IP:上海
797825
引用 虎哥:
请问如何证明“透气和保暖是矛盾的”?皮肤并不会显著排放气体,需要的只是保持干燥。
厚厚的棉衣,也透气,为什么也能保暖呢?
这个问题可以研究一下,如果机理都不明白,也就不容易想到好办法。
透气是为了排除水汽,同时也损失了部分热量。
厚棉衣之所以保暖,除了保温层厚外,应该还有吸湿余地较大。
现在目的是要革除厚棉衣,减薄保温层,那么只能减少热交换和少透气……或许,衣服中添加或定期更换 去湿剂,可以解决水蒸汽的烦恼。众所周知,汽化热是相当大的开销。省出来,节能效果会明显 。
虎哥作者
8年7个月前 IP:四川
797828
引用 power_rdx:
个人认为在四肢末梢这种血液循环不好的地方使用电加热的效果要远优于保温。人体在感受到寒冷时会首先减少四肢末梢的血液流量,而尽量确保躯干部分的温度。所以,对于腰部,反而不该使用电热系统。
他们做了大量实验,证明加热躯干的体验优于加热肢体。
虎哥作者
8年7个月前 IP:四川
797829
引用 shsyfsh:
透气是为了排除水汽,同时也损失了部分热量。
厚棉衣之所以保暖,除了保温层厚外,应该还有吸湿余地较大。
现在目的是要革除厚棉衣,减薄保温层,那么只能减少热交换和少透气……或许,衣服中添加或定期更换 去湿剂,可以解决水蒸汽的烦恼。众所周知,...
如果道理这样浅显,显然我不会提出问题。
所谓透气,透过的空气有多少,水蒸气有多少?这需要定量的数据来说话,我没有这个数据,所以才会问。
水蒸气带走的潜热占热量散失的比例有多大?水蒸气潜热和对流散热,与其它气体对流散热之间,各带走了多少比例的热量?
众所周知人体散发多少水蒸气是可以自我调节的,热则多,冷则少。什么条件能刚好达到既不感觉冷,又散失相对较少的水汽,平衡点在哪里?
水蒸气是一个问题,但并不一定都要通过气体交换来散走,找到刚好通过甚至是积极吸收水分子,又不通过其它气体的膜材料,也是一个办法。
现代衣物里面,所谓吸水,通常是毛细作用和棉纤维的吸胀作用。所谓透气,那就是真的能透气,单层织物的阻力很小。如果没有定量数据,难以知道具体透过多少是“刚刚好”的状态。

另外,辐射热和材料的热传导各带走多少热量?
要想解决这个问题,恐怕要从这些基础的数据开始动手。
立棍
8年7个月前 IP:辽宁
797830
吸湿,透气,保暖。是三种不同性能,可以分别改善,比如高级户外用品就三者兼顾,各种性能都很不错。 当然也有相反的例子,比如中国的校服,冷不保暖,热不透气,款式松散,反光差容易被车撞,遇火就烧,静电多容易引发爆炸,耐磨性差容易开裆……。
shsyfsh
8年7个月前 IP:上海
797832
现在可以逐渐理出几个基本思路。
1  电 加热的温控一定要地道。 要有多几种传感器。  切忌加热过头,出汗就会劳命伤财不付好。
2  尽量设法吸付难以避免的水汽,少让水汽散出去,热量就留住了。省电,保温效果好。人也舒服。
虎哥作者
8年7个月前 IP:四川
797837
引用 shsyfsh:
现在可以逐渐理出几个基本思路。
1  电 加热的温控一定要地道。 要有多几种传感器。  切忌加热过头,出汗就会劳命伤财不付好。
2  尽量设法吸付难以避免的水汽,少让水汽散出去,热量就留住了。省电,保温效果好。人也舒服。
对了还有一件事,冬天呼吸散失的热量也非常惊人,可能导致寒冷感。内脏散热和体表散热与体感之间的三角关系还缺乏研究,不过不是本帖能解决的问题,可以下次再探讨。
power_rdx
8年7个月前 IP:北京
797840
引用 虎哥:
他们做了大量实验,证明加热躯干的体验优于加热肢体。
直觉告诉我他们的试验样本可能大多为女性及老年人
虎哥作者
8年7个月前 IP:四川
797853
引用 power_rdx:
直觉告诉我他们的试验样本可能大多为女性及老年人
直觉往往是不可靠的。
肢体本来就允许比体温低得多的温度,其环境承受能力,水汽控制能力一定比躯干部分强。手脚冰凉(当然没到“冻僵”的程度)并不会显著影响整体的温暖感知。
加热肢体的发明曾经有,而且制作难度比加热躯干部分简单得多,例如一个像袖套一样的东西就可以了。此物效果非常不好。
之所以帖腰后侧比较有效,可能是那里有最接近体表的密集血管和神经丛。

以上都是理论推演,但凡是人体有关的事,理论往往也是不可靠的,不比直觉好多少。这就是为什么循证医学要求大样本随机双盲的原因。
power_rdx
8年7个月前 IP:北京
797855
引用 虎哥:
直觉往往是不可靠的。
肢体本来就允许比体温低得多的温度,其环境承受能力,水汽控制能力一定比躯干部分强。手脚冰凉(当然没到“冻僵”的程度)并不会显著影响整体的温暖感知。
加热肢体的发明曾经有,而且制作难度比加热躯干部分简单得多,例如一个像...
然而事实上,淘宝所售穿戴型电加热设备,品种最多的就是电热鞋垫和电热棉拖鞋。其次是电热手套。
虎哥作者
8年7个月前 IP:四川
797858
引用 power_rdx:
然而事实上,淘宝所售穿戴型电加热设备,品种最多的就是电热鞋垫和电热棉拖鞋。其次是电热手套。
可能是其它方式制作难度高,使用麻烦,不一定能说明问题。

本帖的主题是自然保暖,如果楼上对辅助加热情有独钟,建议另开话题专门探讨,希望在这帖多发表关于保暖材料、衣物的理论和实践观点。
shsyfsh
8年7个月前 IP:上海
797860
引用 虎哥:
对了还有一件事,冬天呼吸散失的热量也非常惊人,可能导致寒冷感。内脏散热和体表散热与体感之间的三角关系还缺乏研究,不过不是本帖能解决的问题,可以下次再探讨。
呼吸的散失的热量,只好用口罩或头盔缓冲了。一时还想不出办法。
虎哥作者
8年7个月前 IP:四川
797861
呼吸的问题超出了目前能解决的范围,可先不考虑。只要空气不太冷(比如10℃以下),呼吸并不会感觉到明显的寒冷,但是由于热散失大,可能的结果是觉得身上冷,而没有发现其实是呼吸造成的。
解决呼吸的保暖需要进行热交换,参考寒冷地区专用的换气净化装置,其换热器是维持室内温度的核心。这个虽然理论很成熟,但实施很复杂,个人应用不太现实。

关于衣物保暖,谁能设计一条研究路线?
qwe
8年7个月前 IP:内蒙古
797862
气凝胶
虎哥作者
8年7个月前 IP:四川
797864
对了,有个问题,谁对潜水服或者抗浸服比较了解?寒区用的潜水服具有很好的保暖效果,但是显然一点也不透气,那么,出汗的问题是如何解决的?难道脱了以后才能把汗水倒出来吗。
梧桐雨西岭雪2
8年7个月前 IP:山西
797878
秋裤来一波
20!Dopaminor
8年7个月前 修改于 8年7个月前 IP:广东
797880
引用 立棍:
扎人效果怎么样?
你被石墨割伤过吗?石墨就是一片片薄片,锋利的只有原子厚度,比碳纳米管还尖锐。
20!Dopaminor
8年7个月前 IP:广东
797881
使用范围呢,室内?室外?室内活动?室内静坐?
hetyinput
8年7个月前 IP:四川
797883
小的时候大人说,冷,只冷死人,不冷活人。现在看来的确如此…
立棍
8年7个月前 IP:辽宁
797885
引用 20!不曾存在:
你被石墨割伤过吗?

见过踩刀表演,但没看过踩针表演。
闲着会生病的
8年7个月前 修改于 8年7个月前 IP:广东
797887
综合各位网友的智慧,由内而外,首先要舒适,里层材质用纯棉,然后要隔热,减少热量散失,保暖层用高强度橡胶纤维管填充黑色材料【好吧,听虎哥的意见有很大概率是正确的,改为“反射红外线的”】发泡材料,要轻,耐压、耐拉力、透气、耐疲劳损坏(宇航服好像是羊毛和合成纤维)。然后汽水蒸发出来了,需要仅透过水蒸气但不透过空气的材料进一步保存热量,薄可以,但温差会导致水汽凝结,然后需要EPTFE类面料避免水汽因为温差而凝结。要做好防风,衣领、袖口贴身不透风最好。
虎哥作者
8年7个月前 IP:四川
797891
提醒一下大家:

有的时候,(片面的)知识会欺骗我们。

我们都知道黑色吸热,所以总会觉得,夏天穿黑色衣服会更热。

但是,如果用同样材质(例如棉布)但不同颜色的布料制作T恤,在夏天没有阳光直射的地方穿着。结果是:

黑色最凉快。

呵呵呵呵。
张静茹
8年7个月前 IP:山东
797894
恩,我记得也是黑色吸热 和散热都是很快的,有些cpu散热器 黑化听说能帮助散热
shsyfsh
8年7个月前 IP:上海
797914
过去,以前,我父母辈的老人。
野外劳作时,夏天穿白的。
室内时,夏天穿黑色香烟纱。很薄,又不透明,但透气。
usafn6132
8年7个月前 IP:北京
797916
能不能在不透气的棉服里加一层强吸水材料,这样既能保暖,又能保持皮肤干燥,不透气可以用塑料之类的薄膜,强吸水材料可以参考姨妈巾,但是姨妈巾的吸水不可逆,应该选择可逆的吸水材料,通过一些家庭可行的方式在家里脱水,然后穿到外面

再说一个电的解决方法,国外有一种利用电流刺激肌肉达到懒人锻炼目的的锻炼器:Smartmio (Powerdot)肌肉刺激仪,参考这个,能不能做出外套在皮肤上进行微弱电流刺激来进行加热,可以皮肤上进行简单的电热,或者刺激肌肉加快新陈代谢来发热,甚至协助燃烧脂肪来产热,这样几乎不用考虑外套问题,仅仅用本身生物能来进行发热,虽然这样会耗费很多能量,但是也是利于健康的肌肉锻炼方式
硝基丙三醇
8年7个月前 IP:北京
797975
锻炼身体呗,,,,,,,,,,,,,,
shsyfsh
8年7个月前 IP:上海
798000
从头仔细看了—遍,才发现是要求无源的保暖衣。
这个很难全面复盖各种状态。    
满足静止时的保温,运动时必会出汗。反之必然受冷。
因此,无源保暖衣,适应范围必然很小。

同意外层不透气,又内面高反射。里面的纤维高弹又吸水。如果真的有本事做到晚上可以倒水出来,才是真的牛。

倒不出水怎么办?    晩上挂进烘箱?   还是自带电加热去湿?  (可能还是离不开电热去湿)。
shsyfsh
8年7个月前 IP:上海
798003
棉被和棉衣,经常太阳晒晒就暖和了。

不过,现在的人,好象没有老辈人那么勤快了。最好自动化。
FormulaX
8年7个月前 IP:澳大利亚
798090
觉得可以用一种隔热材料加上微孔模拟普通衣物的结构,从而获得一定程度的保暖效果,完全保暖又透气是不可能的,只能寻找一个折中
shsyfsh
8年7个月前 IP:上海
798148
这几天的进步,结论己经不是透气和保暖之间取折中了。而是尽量少透气,尽量多的釆用和展开各种吸附水气的手段。只要能留下水汽,同时不过份増大湿度,就有望大幅度的提升保温效果。      另外必须增加的手段是如何在空闲时,再把湿气快速有效的再逼出去。
这里,衣服内纤维的吸湿和去湿,用电池的充放电来比喻,也相去不远了。
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