資料簡介

透過率測量
比較防紫外服裝與普通服裝
的紫外透過率
實驗背景
新年伊始,人們往往會下定決心開啟一年的減肥計劃,于是便迫切地開始運動器材和服裝采買。市面上有許多不同規格的運動服裝,常見的性能包括排汗速干功能、透氣性和防紫外能力。其中的防紫外能力是根據SPF(防曬系數)對服裝的紫外線防護能力進行分級,其等級表示:此遮蓋物在保護人體皮膚免受曬傷方面的效果提高了多少倍。

例如,如果人體皮膚在10分鐘后開始曬傷,防曬指數為SPF30的產品可以保護皮膚免受曬傷300分鐘。如今,市面上許多的防紫外服裝為SPF50或更高,有著較強的紫外防護能力。除了防紫外涂層技術的進步,服裝材料的選擇對紫外防護也是至關重要的,比如滌綸和尼龍相比棉的防紫外能力更強。
實驗目的

圖1:本實驗所用的服裝樣品
從左至右:50%棉+50%滌綸服裝,100%滌綸服裝,100%滌綸防紫外服裝
本實驗目的是:確定防紫外服裝與普通服裝的防紫外能力。
實驗中,我們將一件涂有防紫外涂層的服裝(100%滌綸防紫外服裝)暴露在紫外光下,測量布料的另一面,再將所得光譜與獨立的紫外光進行比較,以量化服裝的防紫外能力。另外,我們還用同樣的方法測量了兩件服裝:一件材料為50%棉+50%滌綸,另一件材料為100%滌綸。
實驗儀器
本實驗使用了全新迷你光譜儀AvaSpec-NEXOS™,此臺光譜儀配置的波長范圍為200-450 nm。
使用的光源是AvaLight-XE-HP,一種大功率脈沖氙燈光源。
實驗中使用的其他附件包括:積分球AvaSphere-50;一根長度0.5m,芯徑600μm的光纖,用于連接積分球和光譜儀。

圖2:實驗測量儀器
實驗與分析方法
實驗方法:實驗中的服裝樣品均為當地商場購買,且沒有經過任何制備和清洗處理。我們將使用AvaSoft中的Transmittance透過率模式,以氙燈光源直接照射積分球測量孔而不放置樣品作為參考。使用的積分時間為4秒,平均次數為1。

分析方法:日常生活中常見的紫外線分UVB、UVA兩種。UVB段波長范圍為280-320nm,是戶外紫外線波段,人們在室外活動時直接射入皮膚。UVA段波長范圍為320-400nm,是令皮膚松弛衰老的因素之一,在醫學上將此現象稱為光致老化。我們將按照UVB、UVA和剩余波段區域來分析三種樣品的防紫外能力。
實驗結果與分析

圖3:100%滌綸防紫外服裝的透過率光譜
圖3:正如預期的那樣,防紫外服裝有出色的紫外線防護能力,UVB區域(280-320nm)的透過率僅為1%左右,UVA區域(320-400nm)的透過率約為2%,剩余波段區域(400-450nm)的透過率不到1%。

圖4:50%棉+50%滌綸服裝的透過率光譜
圖4:50%棉+50%滌綸服裝的總體紫外透過率更高,UVB區域(280-320nm)的透過率約為4%,UVA區域(320-400nm)的透過率為6%,剩余波段區域(400-450nm)的透過率約為7%-15%。

圖5:100%滌綸服裝的透過率光譜
圖5:雖然沒有添加防紫外線涂層,但100%滌綸服裝仍然提供了較強的紫外線防護,盡管只是紫外范圍的一部分。UVB區域(280-320nm)的透過率約為1%,UVA區域(320-400nm)的透過率為2-9%,剩余波段區域(400-450nm)的透過率為9-12%。

圖6:所有樣品的透過率光譜
圖6:比較三個樣品,很明顯,防紫外服裝的紫外透過率低。有趣的是,在UVB區域(280-320nm)和UVA區域(320-400nm)的前端,普通的100%滌綸服裝與防紫外的100%滌綸服裝防紫外效果幾乎一樣。這一結果表明,除了服裝上額外的防紫外涂層,其材料選擇也非常重要。其中,50%棉+50%滌綸服裝在所有區域的防紫外線能力都是最弱的。
當然,這仍然比不穿衣服強得多。
實驗結論
本實驗使用了光譜分析法,通過比較三個樣品:50%棉+50%滌綸服裝,100%滌綸服裝,100%滌綸防紫外服裝在200-450nm的紫外透過率,確認了防紫外服裝的防紫外能力。

總而言之,在選購防紫外服裝時,除了標明具有防紫外線涂層的服裝,服裝的材料選擇也非常重要。
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