把科技穿在身上,既有温度也有风度******
仿造鹅绒、碳纳米管加热膜、人体红外反射材料……
把科技穿在身上,既有温度也有风度
在刚刚过去的春节假期,受寒潮天气影响,全国部分地区气温大幅下降,处于“速冻”模式中。
来自中央气象台的信息,节日期间,我国东北、华北部分地区,气温创今冬新低,黑龙江省漠河市最低温度甚至跌至零下53摄氏度。
为了防寒,连不少“要风度、不要温度”的年轻人,都穿上了厚实的外套。
不过,想御寒保暖,不必非要把自己裹成“粽子”。如今,用在冬衣上的“黑科技”能够帮助人们“既有风度、也有温度”。
“人体热量的散失是由于热传递造成的,热传递有3种基本方式:传导、对流和辐射。”天津工业大学纺织科学与工程学院高级工程师、博士生导师夏兆鹏在接受科技日报记者采访时介绍道,为了达到保温效果,在设计上冬季防寒衣物要尽一切可能减少热量经由这3种途径流失,冬季保暖材料及保暖服装也都是围绕着这一原理进行研发和设计的。
仿造鹅绒:
即使被浸湿也能实现保暖效果
“冬天人体与外部低温环境间存在巨大温差,这就造成热传导,即热量会从温度高的地方传导到温度低的地方。如果在衣服中加入低导热系数的高蓬松保暖填充物,就可以阻止热传导,进而减少人体热量散失,达到保暖的目的。”夏兆鹏介绍道,这类保暖填充物主要起阻隔热传导的作用,目前比较常见的天然材料有棉、毛、羽绒等,比较常见的化学纤维材料有中空涤纶、喷胶棉等。
与传统保暖填充材料相比,近年来出现了一些新型保暖填充材料,其中具有代表性的就是仿鹅绒结构高保暖絮片。这种填充材料不仅保暖性强、轻便,而且在潮湿的环境下依旧可以持续保暖。在2022年北京冬季奥运会上,中国运动员的防寒服中就用这种仿鹅绒结构高保暖絮片作为填充材料,其在完全浸湿的条件下仍然能够达到98%的保暖率。
“仿鹅绒结构高保暖絮片的主要成分是与鹅绒纤维直径长度相差不大的仿造鹅绒,同时混入远红外涤纶和热熔涤纶。”夏兆鹏解释,其中仿造鹅绒以中空涤纶和Y形涤纶为主体,这两种涤纶可以最大限度地储存静止空气,而静止空气可以较好地保存热量。此外,即使是在被水浸湿的情况下,中空涤纶和Y形涤纶依然可以储存一定的静止空气。
仿鹅绒结构高保暖絮片能够克服天然鹅绒显臃肿、有异味、易跑绒和价格高等缺点,同时具有超轻、超薄、湿态保暖、高蓬松度等特点,而且洗涤后回弹性好、不缩水、保暖率不降低。
碳纳米管加热膜:
通电即发热,温度可调控
采用加热材料制作的电热服是国内外研究最多的冬季服装之一。
“常见的加热材料有镍铬加热丝、复合加热丝、碳纤维加热丝、碳纳米管加热膜等,这些材料被内置于衣服中制成电热服,当电热服连上充电设备后,电流经过衣服内部的加热材料就会产生热量,仿佛把电热毯披在身上。”夏兆鹏介绍,除此之外,该类衣服还内置了传感器,通过蓝牙即可实现对衣服的智能控温,用户只需要下载一个App,就可以用手机随时调整衣服的温度。
其中,碳纳米管加热膜作为控温加热系统中的重要元件,具有非常好的应用前景。“碳纳米管加热膜可以反复水洗,耐弯折次数达到10万次以上,而且薄膜厚度约为几十微米,具有非常好的柔性,发热效率大于65%。”夏兆鹏补充道。
除此之外,价格相对便宜的金属丝线性加热元件,如镍铬加热丝、复合加热丝等,也是加热“能手”。
“金属丝类材料具有高导电性、良好的电加热性能,且具有传感、电磁屏蔽等性能。以复合加热丝为例,其是在金属丝中添加了钼,既减少了金属的氧化,同时还可以提高金属电加热元件的耐用性。”夏兆鹏介绍道,将含有钼的金属丝,通过冷拉伸工艺变成微米级金属微丝,使其由金属丝转变为纤维。该纤维可以与聚酯纱线混纺制备成纱线,用其制作出的织物具有导电性。
相较普通导电织物,这种导电织物的柔性及舒适性都有所提升。“其柔性及形态与传统纤维及纱线十分接近,舒适性也得到提升。”夏兆鹏表示,不过,这类制衣材料仍然存在不耐长时间水洗、比较重等缺点。
人体红外反射材料:
人体热辐射反射率可达60%
红外热辐射是人体热量损失的另一种形式,传统纺织品的红外辐射率高、热量损失快,有研究指出棉花不可避免地会以中红外形式辐射出人体50%以上的热量。而人体红外反射材料则可以通过将人体发出的红外波反射回人体的方式减少红外热辐射损失,以达到保暖的效果。
“人体红外反射材料多数由金属颗粒构成,这些颗粒以一种微结构形式存在,将此材料附在织物上,便形成了红外波反射层。该反射层可以把人体辐射的大部分红外波都反射回来,从而达到保温效果。”夏兆鹏补充道。
“人体红外反射材料通常被用来制作冬装外衣的内衬,一般其人体热辐射反射率可以达到60%,提高服装防寒保暖效果比较明显。”夏兆鹏表示,不过,如果长时间处在超低温环境下,由于人体辐射的热量有限,因此该材料或无法达到理想的保暖效果。
聚四氟乙烯微孔膜:
低温环境下既透气又防水
冬季户外可能会出现下雨、降雪、霜冻等天气,通过高密防水层阻挡雨、雪、霜的侵入,可避免因衣物内层保暖材料被浸湿而导致保暖系数降低、保暖效率下降甚至失效。
“防水材料是在高密织物外面附上一层聚四氟乙烯微孔膜、水性聚氨酯膜或者聚氨酯膜。”夏兆鹏解释道,聚四氟乙烯微孔膜每平方厘米有十多亿个孔,在低温环境下,这些孔洞的开孔率可以达到80%。该孔的直径比水蒸气分子的直径大700倍,因此人体产生的汗蒸汽可以从中通过,从而保持衣服的透气性。聚四氟乙烯微孔膜上孔的直径比一般水的直径小很多倍,因此外面的液态水无法通过,从而达到了防水的目的。(科技日报 记者 陈 曦)
高校清理校级科研机构——去除冗余之后,科研组织管理怎样优化******
光明日报记者 杨飒
高校是我国战略科技力量的重要组成部分,是我国基础研究的主力军和主阵地。过去十年间,高校科技力量为我国实现高水平科技自立自强作出了巨大贡献。其中,校级科研机构成为高校加强科学研究工作的重要力量。
然而,近期不少高校却纷纷发布清理校级科研机构的通知,引发社会关注。清理校级科研机构释放出何种信号?学校应如何更好地管理校级科研机构?记者采访了相关专家。
2022年6月17日,在重庆大学的实验室,学生进行新型硅肥研究实验。新华社发
淘汰“僵尸”机构,减轻学校管理负担
近期,湖北大学发布《关于清理校级文科研究机构工作的通知》,称“为规范我校校级文科研究机构的管理,进一步提高文科研究机构科研水平……学校决定启动校级文科研究机构清理工作。”
稍早前,华南农业大学也在《关于开展校级科研机构优化调整和申报工作的通知》中表示,对学校“校级非实体科研机构进行整合优化调整和清理(含自然科学类、人文社会科学类)”。值得关注的是,在撤销一批不符合要求的非实体科研机构的同时,该校还明确,要新建一批聚焦前沿科学的非实体科研机构。
对此,中国人民大学首都发展与战略研究院副院长郭英剑表示,清理校级科研机构的原因,应该从其成立目的、运作情况等方面分析。一般来说,成立科研机构大都是为了促进学术发展,推进科研成果产出,支持科研成果的技术转化等。成立初衷往往是积极的。“但据我了解,一些校级科研机构在成立的时候,并没有获得学校的实质性支持,严格说来属于‘三无机构’:无经费、无人员、无办公场所,即学校不提供额外的经费支持,需要个人去申请纵向或横向科研经费;除了带头人外,没有编制,所以无固定人员,全都是兼职;因为无行政规划,也难以配套专门的办公室或实验室等。此类现象,在文科类科研机构中比较普遍。当然,也有一些科研机构,可能从学校某个部门或者机构负责人所在学院获得少量的经费支持,但大都不长久,很难维持一个科研机构的正常运转。”
郭英剑补充道,从相关报道中可以看到,一些高校所清理的科研机构,大都处于停运、负责人退休状态等等。因此,应该属于正常的清理范围。
同济大学高等教育研究所副所长张端鸿也认为,清理校级科研机构主要是把名存实亡的“僵尸”机构淘汰掉,减轻学校的管理负担。“校级科研机构从建立到发展,有的影响力越来越大,有的逐渐被淘汰走向消亡,都是可能发生的情况。”
张端鸿认为,校级科研机构的优胜劣汰是高校优化科研组织管理的必然过程。一些校级科研机构曾经发挥过积极的作用,但逐渐被淘汰了;也有一些校级科研机构建立以来只是一个空转的平台,客观上需要清理。建立常态化的校级科研组织动态管理机制是非常必要的,这意味着高校更加重视内涵发展、高质量发展。
2021年6月11日,中国农大河北省鸡泽县综合试验站小麦试验田中,师生们在田间采集数据。金书怀摄/光明图片
校级科研机构获批不易,但管理考核标准不完善
清华大学科研院丁帆等学者曾梳理了清华大学校级科研机构的基本形式,主要包括学校自主批建科研机构和联合科研机构(学校以协议形式与校外独立法人单位联合建立的科研机构)。其中,自主批建科研机构分为部委委托学校建立、根据学校战略发展部署建立、学校顶层规划布局建立、学校为筹备政府批建科研机构建立四类。联合科研机构则包括与国内企事业单位或国(境)外企业合作建立,与国(境)外大学、研究机构或组织合作建立两类。
丁帆等学者认为,校级科研机构的出现为高校构建了科学研究和成果转化平台,开辟了多学科融合发展的新途径,也为高校提高科研能力及实现协同创新提供了良好的发展道路。
那么,高校校级科研机构的建立和清理是否有相关规章制度可参考?
张端鸿指出,除了省部级平台、国家级平台有相应层面的管理机制外,一般性的校级科研机构均归属学校内部科研管理,其成立和清理主要依据学校科研机构管理办法。按照通例,高校层面会出台校级科研机构管理条例或者办法,由学校科研部门、机构或组织人事管理部门负责审核,重要的校级科研机构需要通过校长办公会议审议。
郭英剑介绍,对于少数获得学校经费支持的科研机构,高校一般都有考核指标;但是,对于那些“三无机构”,高校通常并没有具体考核指标,所以,机构负责人的成果,一般都被认为是科研机构的成果,以此作为机构能否继续存在下去的重要依据。当然,具体的管理,各校有不同的方式,但大都归科研处管理。
记者查阅资料发现,不少高校均出台了科研机构管理办法,不仅有设立要求,更有管理与考评指标。
例如《上海师范大学科学研究机构管理办法(修订)》中提出的申报标准之一是“申报科学研究机构必须以学校相关学科为支撑,有明确的研究目标、研究任务、研究方向,以及相对稳定的建设规划。”而在“管理与考评”中明确规定,“校级科学研究机构建设周期为四年。自批复日期起,四年建设周期结束,通过相关绩效考核可进入下一轮建设周期。绩效考核的对象为原科学研究机构的全体成员。对连续两次考核不合格的科学研究机构,由主管部门报请主管校长批准后撤销”。
张端鸿表示,校级科研机构是依托院系等教学科研组织建立的具有相对独立性的科研平台,也有少部分是完全独立于院系的。跟院系内设的科研机构相比,校级科研机构或者其负责人一般已经具备了一定的科研水平和影响力,才能在学校层面获得审批。校级科研机构以学校层级的名义面向社会各界拓展科研合作。而涌现一批活跃的校级科研机构,有助于高校科研整体活力和实力的提升。“校级科研机构管理比较灵活,有助于形成较强的科研资源吸纳能力。很多校级科研机构具有成长性,有些省部级平台、国家级平台也是从校级科研机构成长起来的。”
郭英剑认为,校级科研机构要想运转良好,就必须认真对待。“现在的情况是,申请成立获批不易,但成立之后,管理相对放松,很大程度上处于自生自灭的状态。”
2021年6月26日,在江苏泗洪经济开发区新科技实验室内,党员工程师带领科研团队开展研发工作。耿怀军摄/光明图片
清理机构的同时,更应多扶持有潜力的科研机构
丁帆等学者曾在《设立校级科研机构的必要性探讨》一文中指出,校级科研机构的建立有助于发展新兴学科、前沿学科、交叉学科,对高校学科建设及声誉提升起到重要作用。
文章表示,成立校级科研机构可聚集多方资源,突破传统学科束缚,通过集中科研力量,避免人力、物力和科研资源的隐性浪费,控制科研成本,降低科研工作重复率,提高科研成果产出率,拓展科研思路及方法,发展优势学科、开拓新兴学科,扩大高校的科研与学术影响力。
那么,校级科研机构建立后,如何才能保证其长效运转?
郭英剑认为,首先需要学校投入,并认真加以管理。“既然批准机构成立,就应该有一定的经费投入,为机构运转提供必要的支持。相比于为科研机构提供充足编制、供给办公场所,给予一定科研经费支持虽然也有难度,但存在较大可能性。当然,如果成立该科研机构的目的,是为了以此为学校争取额外的科研经费,那另当别论。有了经费,即使没有固定人员,也可以临时聘请工作人员,或者按照科研项目要求聘请人员,会议室、实验场所等空间也都可以自行租用,机构也就可以迈开正常运转的第一步了。”
张端鸿指出,校级科研机构有效运行的关键是人,机构成立后,核心成员是不是继续在这个平台上投入足够的时间和精力非常关键。高校应当对校级科研机构建立动态监测和管理机制,着力培育一批充满活力、具有影响力的校级科研机构。“我认为,清理校级科研机构不应只把关注点放在‘淘汰后进’上,更要发现并扶持有潜力的科研机构乃至院系内设科研机构,同时不断优化管理。”
郭英剑表示,“从我个人的经验来看,今天的文科科研机构比过去具有更大的作用与价值。在新文科建设背景下,可以不局限于学院较为单一的专业设置、学术资源,通过科研机构的形式,将不同学科不同专业的人员组织在一起,从而进行学科中各专业与其他专业的重组,形成文理交叉。这样,一方面可以促使教师开展跨学科研究,另一方面,可以为学生提供综合性的跨学科学习,达到扩展知识和创新思维的目的。”
他认为,如果建设得较为成功,校级科研机构完全可以在新文科背景下,发挥重要的纽带作用。“对于文科而言,已经到了科研机构转型的关键时期。利用整顿清理的时机,对其中的‘潜力股’给予一定的科研经费支持,让其在新文科背景下发挥文理交叉与融合的时代作用。这比一味清理、淘汰,意义要大得多。”
《光明日报》( 2023年01月03日 14版)