赤外線透過可視不透明ファブリックによるウェアラブル個人熱管理

個人冷却技術は、大きな空間ではなく個人の温度を局所的に制御し、熱的に調節された環境での冷却負荷を補完しながら、個人的な thermal comfort を提供します。これにより、エネルギーとコストの大幅な節約が可能になります。本研究では、赤外線透過可視不透明ファブリック（ITVOF）を用いた新しい個人冷却アプローチを開発し、人体から環境へ直接放出される熱放射の伝達を通じて受動的冷却を提供します。ここでは、ITVOFを熱的および光学的に設計するための概念的枠組みを提示します。熱伝達モデルを用いたところ、ファブリックは、26.1 °C（79 °F）という高い周囲温度でも thermal comfort を確保するために、最低限の赤外線（IR）透過率0.644および最大のIR反射率0.2を必要とすることがわかりました。これらの要件を満たすために、固有に低いIR吸収率を持つ合成ポリマー繊維を使用したITVOFデザインが開発されました。これらの繊維は、強いミー散乱を維持しながら、弱いレイリー散乱を通じてIR反射を最小化するように構造化されました。平行に整列したポリエチレン繊維から構成されたファブリックについて、数値有限要素シミュレーションでは、直径1μmの繊維が30μmの糸に束ねられ、合計半球IR透過率0.972を達成できると予測されており、中赤外線および遠赤外線放射に対してほぼ完全に透明です。ITVOFの可視波長特性は、従来のテキスタイルと比較可能であり、肉眼での不透明性を保証します。日常的に使用できる形で個人冷却を提供することで、ITVOFベースの衣服は、HVACシステムのエネルギー消費を削減するためのシンプルでコスト効率の良いソリューションを提供します。