书城教材教辅走向未来(科技发展大趋势·科学新导向丛书)
5508600000008

第8章 日常生活的未来(3)

晶体式衣服是用两种特殊化合物处理过的纤维制造的,这两种叫做塑性晶体的化合物,会随着环境冷热不同,变化自己的排列结构。当环境温暖时,晶体呈现立方体的形状并吸收热量;当天气变得冷一些时,晶体恢复它原始的正方晶体结构。用这两种晶体处理过的纤维材料能贮存和释放热量,比没有处理过的纤维多吸收2~4倍的热量。科学家已经在多孔纤维里应用了这两种晶体,还用来做棉花纤维的表面涂层。这些纤维经受冷热变化150次之后,晶体仍然工作完好,因此把它们做成晶体服装,在大雪纷飞时,衣服会发起热来;而当热浪袭来时,外衣又会自己变凉,成了一种冬暖夏凉的“空调”服。

一件衣服穿四季

早先,科学家们已经研制出了一种中空纤维。像羊毛、木棉、羽绒等天然纤维一样,这种纤维内部具有空腔,由于空腔中充满了空气,所以保暖性能很好。假如在空腔中充入保热性能胜于空气的氮气,保暖性能会更好。

利用中空纤维的上述特性,科学家制成了四季可穿的服装。不过,制作时还要经过特殊处理,就是在加工时掺入溶剂和气体。当周围气温降低时,溶剂就会凝结而把气体驱入管状纤维使它膨胀,衣服因此显得紧密厚实。加上纤维内充有气体,衣服的保暖性能使大大提高了,当周围气温上升时,溶剂又融化成液体。溶剂融化时吸热,具有一定的“制冷”效果。这时纤维恢复原状,衣服变薄,孔隙增加,透气性好,穿着就觉得凉快多了。这种衣服特别适宜在一天中气温变化剧烈的地区穿着。如果在寒暑不悬殊的地区,从春到冬,有这样一件衣服,也就足够了。

多功能的无尘衣

科学家们正在研制一种无尘衣。这种衣服不但不会沾染灰尘,而且还有杀菌、防爆的性能。这是因为在某些工厂,工作人员的服装必须无尘、无菌或者防爆,否则,产品质量就会下降,甚至还会因静电火花而发生爆炸。

为了制作这种衣服,科学家先要弄清楚,衣服为什么会沾上脏污。

除了皮肤的排泄和接触脏的固体、液体之外,空气中的灰尘是脏污的主要来源。空气本身带有悬浮的尘埃、微粒,衣服很容易沾上这些灰尘。合成纤维制成的衣服,在受到摩擦后极易带电,很容易与空气中带异性静电的灰尘相吸,它的吸尘力是棉、毛织物的六七倍。

一般的除污办法是利用肥皂或洗衣粉的化学作用,拆开互相吸附的脏污和纤维分子,也可以在合成纤维中加入一定比例的不易带静电的棉、毛、粘胶等纤维,以降低静电,减少吸尘现象。

上世纪80年代,德国制成了涂有镍、铜或金等金属薄膜的纺织品,这层薄膜很薄,不到1微米厚,所以用它制成的“无尘衣”,除了重量稍有增加外,外观、柔软度、强度、抗皱性能等几乎与普通织物一样,我国试制出在纤维之中嵌入金属、炭黑等导电材料的导电涤纶,可以用来制作抗静电的“无尘衣”。

更新的“无尘衣”,是用预先经过“污”性处理的织物制成的。所谓“污”性处理,是使织物先吸饱、填满无色或与织物同色的人造“污”粒,使它没有余地再沾污。日本已经生产了一种经过处理后油水不沾的灯芯绒,水迹、果汁、酱油等都丝毫不会沾污它,下雨时还可当雨衣。这种“无尘衣”虽经多次洗涤,功能仍然不减。

特殊功能的航天服

宇航员在太空工作,不能像在地球上那样可以随便穿什么服装,他们必须穿上特殊的制服——航天服。

航天服由服装、头盔、手套和靴子四部分组成。服装又由三部分组成,最外层是防护服,它不怕火,能适应剧烈的温度变化,能阻挡宇宙射线的直接辐射,还能抵御宇宙中小陨石的撞击。中间的一层是气密服,它会产生每平方厘米0.25~1千克的压强,以维持宇航员的身体不致向外扩张。服装的最里层是水冷式内衣,是在耐纶纤维层中加入长约200多米的聚氯乙烯细软管制成的,在这些细软管内通入冷却水,软管与人体皮肤接触,达到调节温度的作用。

头盔由透明的聚碳酸酯制成,能使宇航员头部避免来自太阳的紫外线和红外线的强烈辐射。头盔内有缓冲器,能缓和人呼吸时的冲击。

宇航员的手套能耐热、耐磨,可保持手套内部的一定压力。尽管它的层数很多,但做得很精巧,能保持手指的灵活运动,不妨碍宇航员完成各种细致操作。靴子同手套一样耐热、耐磨,对脚部有很好的防护作用。

此外,航天服中还有一些特殊装置。用织物缝在通讯帽里的通讯和微型控制装置,这是帮助宇航员进行通讯联系的。航天服背上有生命保障装置,它由氧气瓶、调节器、水箱组成,这种装置是在宇航员去舱外工作时才用的。

航天服这么复杂,所以其造价很高,至少需要200万美元!

未来世界的量体裁衣

未来的衣服制作会比现在简单得多。服装店有电脑设计、裁剪系统和电子缝纫机、超声波缝纫机。在电脑设计、裁剪系统中,早已输入男女各式各样的服装数学模型,需要做什么服装,只要把要求告诉电脑,计算机屏幕上就会显示出整套服装的衣片。接着,由电脑控制自动裁剪。

电子缝纫机是最聪明的“裁缝”,它能听懂十几种语言,缝制出上百种式样的服装。缝制衣服,不用针,机器产生的超声波可以使两片衣料的边缘高速振动产生热量而融合在一起。用这种方法“缝”出的衣服非常牢固,不必担心开线。

那些又瘦又高或又胖又矮的人,将来不必为买不着合适的服装而发愁,“直接成衣法”可以使他们穿上合体的服装。电子计算机根据他们的体形特征排出程序后,可以用网丝编织出一个与做衣者一模一样的模型,然后,化纤喷丝头会像蚕吐丝那样把化纤直接喷绕在人体模型上。只要几分钟,一件十分合体的衣服就做成了,真是“立等可取”。

年轻的姑娘、小伙子最喜欢式样新颖的时装,但是他们又担心不合自己的身材、体型。未来的服装商店可以随你“试穿”任何一件服装,哪怕是最珍贵的毛皮大衣。在法国巴黎的一家服装商场里,竖立着一面神奇的试衣镜。人们站在这面“魔镜”前面,不必更衣,就可以试穿商场里各种色彩、款式、尺寸的服装。这面“魔镜”的轮廓像妇女的体表,上面标有各种数码,使用时,先由服务员操纵遥控装置,使镜子里的影子与顾客的高度相仿,然后,一个穿着时髦的女郎的形象,就会出现在“魔镜”中。这个影像的身体是穿着新式服装的模特儿的身体,而面孔是顾客本人的。站在“魔镜”前试衣,试30套衣服用不到5分钟。随着“魔镜”中服装款式、颜色的变换,顾客就可以选择出最中意的服装。

未来人们穿的鞋

一个人一生所走过的路程,总计约40余万千米,相当于绕地球10圈。在这漫长的旅途中,人们为了保护自己的双脚,不同的季节选穿不同的鞋。人们也常常根据自己从事的各种活动,选穿具有不同功能的鞋。未来的鞋能进一步满足不同人的需求,出现各式各样功能奇特的鞋,使鞋的世界更加丰富多彩。

音乐鞋

这是儿童喜欢的鞋。鞋底装有印刷电路版、电池、音量调节器;鞋四周的倾斜面安装着四个琴键开关。依次踩下双鞋的琴键,便发出八个音符声响。孩子们穿上它,行走、跳舞都有音乐伴奏了。

高速鞋

这种鞋里装有小型发电机,能带动鞋底下的胶轮滚动,或是带动装在鞋跟里的压气机,利用压气机喷射气流的反作用力把人推向前进。穿上这种鞋,每小时行速可达10~20千米。

行水鞋

这种鞋的形状像木制的雪橇,正中央可穿脚板,底部有排水的推进器。穿这种鞋的人只要手持两根顶端带有胶合板浮子的木棍,以保持身体平衡,过湖涉河就如履平地。

夜光鞋

这种鞋是在鞋的前部装有小灯泡,在鞋后跟装有微型电池,并配有开关,夜间行走可随时照明。另一种夜光鞋是由加入夜光材料的塑料制成,在黑暗中发出淡淡的冷光,对于夜间值勤人员十分适合。

磁性鞋

在鞋的内底的一定部位(如脚底涌泉穴)上,放置永久磁体,或是在鞋底安置压电元件和电磁线圈,当穴位受到磁场的刺激时,就会起到一定的保健作用。这种磁性鞋不仅有助于消除脚部疲劳,而且对许多慢性疾病都有一定的治疗作用。

调温鞋

这种鞋带有加热器,可以根据不同气温自动调节鞋内的温度。它最适合老弱病残者和气候严寒地区的边防战士使用。

药用鞋

鞋底空腔内填充着粉末状的有机酸物质或带有芳香味的中草药,利用它们吸收脚汗、湿气,消除脚痒,达到防治脚病的目的,同时还可以除去臭味。

脚下生辉的现代鞋

人脚是一种特殊的“运动弹簧”。行走时,重心先落在足跟,然后转向足尖。这种运动形式使足弓从展平到弯曲之间进行弹簧般的活动。据研究,人在每一次落脚和抬脚中,肌腱提供35%左右的弹力,而足弓可提供约17%的弹力。

为了使人行走轻快,不觉疲劳,设计师们动脑筋在鞋底上做文章。有的鞋在鞋跟后部夹一层弹性滞后材料,它能产生缓冲作用,减小震动波的强度。有的在楔形鞋底夹层中设一个上下两层的气密封闭室,脚跟着地时,人体的重量使上层气密室的部分空气,通过分隔层上的小孔,缓慢地注入下层气密室,产生缓冲作用,减少因脚跟碰击地面而产生的震动强度。法国设计师为旅行家专门设计的便鞋,是在出发之前先往鞋底内的囊袋里打入一定压力的空气,借空气的作用减少震动,增加弹性。

不过,这些鞋都是从缓冲震动的角度设计的。如果从速度上考虑,就得提高鞋的“弹簧”性能,有助于发挥脚的弹跳。这种鞋的出现,开阔了设计者的思路,未来将会有老年人、平足者、旅行家等不同人使用的新式鞋。

会散热的服装

每当夏季到来,火红的太阳当头照,空气也变得炽热,人们为了适应高温环境,就要穿得薄些,或穿一些浅颜色的衣服。尽管如此,衣服还会被汗水浸透,背心或衬衫上留下斑斑的汗渍,穿在身上很不舒适;有时虽然出汗很少,可过多的日照,又会晒黑皮肤,损伤眼睛,易患皮肤癌。为此,各种防晒霜和润肤油销售的十分红火。这固然减少了紫外线对身体的损伤,可仍然显得有些不足。

为了能够达到降温的目的,人们用手拿着扇子,扇动着周围的空气;或加长加宽衣服,利用行走,产生空气流动,或干脆住进带有空调的房间,可一旦出门,又会大汗淋漓。

于是,人们开始利用仿生学的原理,借鉴动物的调温本领。夏日里,海豹用前鳍和尾鳍同时扇风;大象频频扇动着耳朵……以大象为例,大象耳朵里微血管中的血会因空气的流动而降温,而血液循环时把凉血带到全身,这样就可使血管周围的肌肉降温了。人们想到利用太阳能来降温,在宽大的袖口上安装上微型电扇,或把扣子做成向内的微型电扇,肩背和衣领是可拆卸的微型太阳能电池板,人靠太阳能电池板吸收光能,转为电能,电能通过微型导线,驱使微型风扇转动,使风扇转动的皮肤降温,这也如同大象的耳朵一样。到了阴凉的地方,风扇会自动停止转动。

对于因病而致排汗困难的人,或先天性无汗症的患者来说,更多的希望还是寄托在衣服的更新和功能的改进方面。狗是一种不会出汗的动物,天气炎热时,狗伸出湿润的舌头喘气,使空气流动,带走热量,舌头上的微血管凉爽了,流动的血液也凉爽了。科学家们正在进一步地研究动物的降温方法,并利用仿生学的原理设计新的调温服装。

这种服装的面料对光热具有伸缩性。当阳光充足,气温偏高时,衣服的纺织纤维就会自动伸长,使布料的经纬密度加宽,空气在这些被打开的微窗中流动,身体就显得凉爽了。有时人出汗很多,衣服内面的吸汗纤维就会伸出微孔吸收汗液,被吸收的汗液顺着重力的作用,垂直流到衣服的下面,当汗水积多时,微型排液孔就会自动胀开,汗液顺流而出,排净汗液以后,微孔自动关闭。

有些防晒衣服的布料中还掺有反光特性的纤维,当太阳光直射时,反光纤维会有效的折射阳光,这样一来,人就不觉得热了。