问题

羽绒服中的羽绒能用空气代替吗?

回答
羽绒服里填充的那些蓬松柔软的物质,我们都知道是羽绒。它们之所以能让我们在寒冷的天气里暖暖和和的,是因为羽绒结构特别,能够锁住大量的空气。那么,问题来了,能不能直接用空气来代替羽绒呢?

简单来说,直接用纯粹的、我们呼吸的这种“空气”来填充羽绒服,是不行的。虽然说羽绒保暖的原理就是利用羽绒本身蓬松的结构捕捉空气,但你想象一下,如果直接把空气灌进一件衣服里,会发生什么?

首先,如何储存和保持空气? 羽绒服的外壳虽然是面料,但它并没有完全密封的设计。羽绒服之所以蓬松,是因为里面的羽绒被固定在了一个个独立的“羽绒仓”里。这些羽绒仓由缝线分隔,让羽绒不会四处乱窜,从而形成一个相对稳定的蓬松层。如果你只是往衣服里充气,这就像给一个漏气的气球充气,空气很快就会从缝隙中跑掉,也无法形成那种绵密、均匀的保暖层。你想想,如果漏气的气球能保暖,那我们穿衣服直接往里面塞气球不就好了?显然不是这么回事。

其次,空气的流动性问题。 即便你能想办法让空气暂时留在衣服里,空气本身是很容易流动的。这意味着,当外部冷空气进来时,它会很容易将你身体散发的热量带走。而羽绒呢,虽然也是空气,但它是被“困”在羽绒的细小绒丝之间的,大大降低了空气的流动速度。羽绒的绒丝之间有无数个微小的空间,这些微小的空间阻碍了空气的对流,就像很多层薄薄的隔离墙,让热量很难快速传递出去。你把空气吹进去,它还是自由的空气,很容易被身体的热量吹动,形成对流,带走热量。

再者,蓬松度和压缩性。 羽绒的另一个重要特点是它的蓬松度和压缩性。一件好的羽绒服,在不穿的时候可以被压缩得很小,方便携带和储存。当你穿上它时,身体的温度会逐渐让羽绒恢复蓬松,重新充满空气,形成良好的保暖效果。而直接填充的空气,你压缩了它,它就没了。你想把它撑起来,又需要一个容器来固定它。而且,一旦压缩,空气的隔热性能也会大打折扣。

我们再从另一个角度看。想想那些充气的保暖材料,比如一些户外装备中使用的空气绝缘层。它们通常是在非常封闭、结实的材料里充气,而且内部可能有特殊的结构设计,比如蜂窝状或者多层隔膜,来减少空气的流动和对流。即使是这样的材料,也需要非常精密的工艺来制作和保证其气密性。而普通的一件羽绒服,其外层面料虽然有防绒涂层,但毕竟不是完全密封的。

所以,羽绒服的保暖,不是简单地“装空气”就能做到的。羽绒之所以好用,在于它自身特殊的结构,能够“抓”住空气,并且通过无数细小的绒丝,将这些空气固定在原地,形成一种低导热性的“静止”空气层。这种被羽绒分割、限制的空气,隔热效果远比大块自由流动的空气要好得多。

简单来说,羽绒就像是无数个微小的保温瓶,每一个里面都装着一些空气,而且这些瓶子本身导热性也很差,它们共同作用,才能达到我们想要的保暖效果。直接用空气,你就是给衣服充了气,但这些空气没有被“组织”起来,没有被“固定”住,它很快就跑掉了,或者在衣服里自由流动,带走热量,就像没穿衣服一样。

总而言之,空气本身是优秀的绝缘体,但要让它在衣服里发挥出保暖作用,就需要像羽绒这样的物质来“组织”和“固定”它,创造出那个温暖的“空气堡垒”。直接用我们呼吸的空气来填充羽绒服,就好比你有一堆砖头,你知道砖头可以盖房子,但你不能直接把一堆砖头堆在地上就指望它能挡风遮雨,你需要水泥、砂石来把它们砌起来,才能变成一堵墙。羽绒,就是那“水泥和砂石”的角色,它把空气“砌”在衣服里,形成了有效的保暖结构。

网友意见

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如果你要用空气作为隔热材料,那么你需要类似气囊的东西把无形的气体固定住。

但是这个东西显然不能透气——否则气就漏了。

然而,不透气的东西穿在身上非常难受,因为虽然它的确暖和,但是你的汗液没办法排出去,很快,这件“衣服”就会被水黏在你的皮肤上,轻则浑身难受,重则引发痱子、湿疹等症状。


要想解决也很简单——打孔。当然,太大也不行,否则一漏风,保温性能骤降,之前的努力就全白费了。

我这方面不是很专业,但是之前给自己房间做保温的时候,我发现一毫米宽的缝隙也足以让冷风灌入,“针尖大的窟窿斗大的风”毫不夸张,所以这些孔的尺寸,再大也得在毫米级以下。


然而,在大气囊上打小孔的方案是行不通的。

1.人的毛孔密布,零星的小孔不能照顾周到,而且能蒸发的水分也有限,到头来只是杯水车薪。

2.大气囊的冗余性不足,而小孔又会形成应力集中,所以这种设计的稳定性和鲁棒性很差,小错误会引发大问题,而且一旦发生就难以控制,难以挽回。

2.1.由于应力集中的问题,我们还应当避免气囊存在过多的尖角,从气囊到气孔的部分,最好是平滑过渡的,而不是拐一个折角。那么这就决定了气囊不能太厚,气孔不能太多,否则这个曲率会很大,而太大的曲率会导致保温性能的不均匀,安全性等也会降低。然而,不够厚的气囊保温性有限,不够多的气孔也没有意义。

3.这种先制作气囊再打孔的工艺非常复杂,成本必然高企。


那么结论来了——我们需要一种微米级的气囊,既能一定程度上“束缚”住空气,同时还具有一定透气性,同时,由于其本身就兼具气囊和气孔两种功能,不需要额外处理。


这时我们发现……毛、棉等材料,其实就是天然的,微米级气囊……

当然,人造物当然也可以,无论是化纤还是气凝胶之类的常用品,乃至各种各样的微米级的疏松多孔物质都有类似的功能。只不过就要考虑安全性、性能和价格等问题了……

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