撰文 | Sueyl
编辑 | 郭郭
→这是《环球零碳》的第319篇原创
时尚产业排放了全球4%的碳，对气候变化的影响巨大。但也许很快，我们的衣服就可以重新设计，以减少服装的碳排放。
其中一个研究方向是智能纺织品。这是一种与环境积极相互作用的功能性纺织材料，它既能适应环境的变化，又能对环境变化做出响应，同时也是一个快速发展的研究领域。据相关研究报告预测，到2026年，智能纺织品全球市场将增长59亿美元。其中最具潜力的应用领域是运动和健康、医药、职业健康。
可穿戴设备的研究开发越来越多，其中可发电的衣物虽然暂时不能用于商业化，但是其概念早已较为成熟。
有效的电源对于可穿戴设备的可用性至关重要，以前并没有关于太阳能电池的可机洗性的研究。同时，嵌入纺织品的太阳能电池的实际挑战主要包括：如何将太阳能电池集成到纺织品中，以及在使用和护理中的耐用性。
近日，芬兰阿尔托大学物理和设计系的研究人员开发了一种将太阳能电池粘附到纺织品上的方法，这种方法使它们能够抵抗机洗，并且可回收利用。
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持久动力和高效回收
在纺织品封装中，针织面料和其他柔韧且可拉伸的面料能够为嵌入服装的电子产品的手感、良好的合身性以及光滑整洁的外观有直接影响，也是诸多研究的主要方向。
织物封装可保护太阳能电池模块在使用和清洗过程中免受机械应力，并提供美观的视觉隐藏。同时，两个织物层之间的电池层压保证了最终产品中的稳定位置，否则会影响产品的可靠性。
研究人员通过将太阳能电池组件层压在防水聚氨酯薄膜（一种纤维）中的纺织品之间，使组件可机洗，并且可以尽可能有效地回收利用。
在研究中，研究人员使用了由单晶硅制成的商用太阳能电池。这种轻便的太阳能电池被设计成非常薄且柔韧，覆盖着一层织物。只需先加热然后撕下，就可以从织物上取下电子元件。
这种电池接收的能量取决于它们的大小、数量和位置。并且也可以用来检测到肉眼看不见的光（实际上是大多数阳光）。所需的能量由使用应用程序决定，使得隐藏在纺织品中的太阳能电池还能适用于测量温度和湿度等用途。
任何放置在其附着的织物下方的太阳能电池都必须具有比放置在顶部的电池大得多的表面积。一块普通的织物会消耗大约70%的电池容量，而多孔织物的百分比会更小。
当然，隐藏纺织品会消耗一些太阳能，但会提高其耐用性，可以更好地免受外界影响。
研究组通过实验，将含有太阳能电池组件的纺织品在40°C下洗涤数十次，然后测量每一轮机洗后太阳能电池的输出。8个样品中有5个保持了原有的效率，3个失去了约20%的功率。在此过程中，没有任何太阳能电池或纺织品受到损坏。
这些结果表明，洗衣后未检测到分层。纺织品封装可防止不必要的水和洗衣化学品与太阳能电池接触，同时还保护它们免受洗衣过程引起的机械应力。
“既然层压在纺织品之间的太阳能电池已被证明可以机洗，我们必须保护其余的组件。我们的想法是，智能纺织品的所有电子元件都可以与太阳能电池放在同一个容器中。这将为我们提供一种嵌入纺织品中的可机洗电子设备，并且永远不需要充电或更换电池，”应用物理系的大学讲师 Janne Halme 说。
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运用于工作服、窗帘
影响纺织品透光能力的关键因素包括材料、纤维的透明度和横切、线的结构、织物的厚度和编织、颜色和整理。
这项研究证明了商业太阳能电池附着于纺织品的可洗性，消除了电子纺织品发展的一个显著障碍。但是，太阳能电池的洗涤成功并不意味着在电子纺织品的研发中可以避免洗涤测试，而是必须根据每个应用的要求进行。
未来经过洗涤测试的电子纺织品组件模块，例如纺织品-太阳能电池层压板，可以从市场上获得，从而缩短昂贵且耗时的洗涤过程的时间。
研究团队认为，工作服是目前太阳能电池纺织品最具潜力的应用。它们比普通衣服厚，因此细胞对衣服的外观和感觉的影响有限。“窗帘是收集太阳能的另一种好方法。他们可以检测光量并进行相应的调整，” 阿尔托大学设计系的项目专家 Elina Ilén说。
“隐藏在纺织品下的太阳能电池值得考虑作为电气设备的能源，出于某种原因，这些设备必须粘附在纺织品上，外观和感觉像织物，可机洗，使用尽可能少的电力，否则会因为电池太硬或太贵而无法充电或更换。” Halme 说。
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参考资料：
[1]https://www.inceptivemind.com/invisible-washable-textile-embedded-solar-cells-wearables/24753/
[2]https://www.textiletechnology.net/technology/news/aalto-university-invisible-machine-washable-solar-cell-technology-32169?utm_source=%2Fmeta%2Fnewsletter%2Fnewsletter&tm_medium=newsletter&tm_campaign=nl866&tm_term=709d00f20f8a1638608f109597a521a9
[3]Ilén, Elina, et al. "Washable textile embedded solar cells for self-powered wearables." Research Journal of Textile and Apparel ahead-of-print (2022).
[4]https://www.aalto.fi/en/news/researchers-developed-invisible-machine-washable-solar-cell-technology-for-clothing