1、小发明之多功能帽子 绪论： 你是否还在为下雨天打伞太麻烦而苦恼；你是否在在北方的冬 天里脸蛋冻得发紫，耳朵冻得生疼；你是否在夏天的艳阳里热的满 头大汗；你是否担心太阳辐射让你的皮肤发黑；你是否觉得拿着手 机看视频很不方便；你是否曾经因为掏手机太慢而错过抓拍精彩瞬 间 如果现在有一款帽子能同时解决以上所有问题，你是不是很想 拥有一顶啊？ 现在就让我们来看一下如何把这样一个设想变成现实！ 多功能帽子之功能： 功能之一：充当雨伞 作为一顶帽子，要想能够防雨，普通的布料自然不行，而其也 应该能够折叠，具有一定的承载性（不能被雨水砸垮） ，能够防一定 的风（不能像普通雨伞那样被轻易吹翻） 。基于这些应有
2、性质，我们 发现如果用石墨烯薄膜做伞布，石墨烯不仅强度大，而且十分的轻， 易于折叠。而其厚度极其微小，根本不用考虑戴在头上会很笨重。 而利用细小的石墨烯，管状石墨烯构成了一个拥有与钻石同等稳定 性的蜂窝状结构，创造出了一种泡沫状材料。这种新材料能够支撑 起相当于其自身重量 40 万倍的物体而不发生弯曲。遮风挡雨方面自 然不是问题。 功能之二：保暖 帽子的最原始功能便是防寒保暖，这种功能自然也不应该在现 代科技中丢失。说起防寒保暖，我们最开始想到的肯定是棉花之类 的。然而这显然不太可行，因为如果这样的话，帽子的体积便会增 大，这无疑会影响整体性能和外观。 而如今市面上已出现了一种新型保暖面料，该
3、面料由亚微米级 远红外陶瓷材料溶于合成纤维中，使合成纤维中含远红外陶瓷材料， 含远红外陶瓷材料的合成纤维编织为面料内层，天然纤维编织为面 料外层，含远红外陶瓷材料的合成纤维与天然纤维通过针织方式连 在一起。亚微米级远红外陶瓷材料能在常温下吸收人体自身向外散 发的热量，并辐射回人体最需要的波长为 4-14um 的远红外线，使之 与人体细胞共振产生热效应，切实提高保暖效果。而基于这一保暖 原理，我们完全可以将其应用于该帽子的制作。 功能之三：防暑降温 夏天三十七八度的高温，如果暴露于阳光下一定会热得满头的 大汗，这是你肯定需要一台小风扇在你头顶上吹。 那么有两个问题急需解决：怎样提供电能？如何驱动
4、风扇？ 关于怎样提供电能，如今太阳能电池板已相当普及，因此这个 问题不难解决，唯一一点有难度的是如何减轻太阳能电池板的重量， 这也需要新的材料来做支撑。如今的先进材料柔性薄膜太阳能电池 板不需要采用玻璃背板和盖板，重量比双层玻璃的太阳能电池片组 件轻 80%，采用 pvc 背板和 ETFE 薄膜盖板的柔性电池片甚至可以 任意弯曲，方便携带，安装的时候也不需要特殊的支架。这样如果 将其与在上述石墨烯薄膜相结合，做成两面结构，便可达到两用效 果。而如果不想撑开如此大的一个伞，则也可以在帽子正常形态时 用该柔性薄膜太阳能电池板。 而驱动风扇则需要一个大功率的小巧的马达。纳米技术马达则 刚好满足这种需
5、求。这种马达的体积只有传统电磁马达体积的二十 分之一，长度甚至比火柴棒还短，却能负载四千克的重量，寿命可 达一百万次，同时具有体积小，比传统马达更轻，同时噪音也很低， 用在此帽子上真是再好不过了。 之前美国麻省理工学院已成功研制出表面附有石墨烯纳米图层 的柔性光伏电池板，可极大降低制造透明可变形太阳能电池的成本 至于风扇方面则可以用碳纳米管合成塑料。其强度大，质量轻， 不易变形，寿命长等特点使其成为首选材料。 功能之四：充当视频播放器 众所周知，电影、电视等艺术形式越来越普及，而我们普遍的 做法便是看电视、电脑、手机、去电影院等。那么，有没有一种更 方便的的方式呢？毕竟上述方式要么是太过于固定
6、，要么是长时间 拿手机太过于劳累。一种新的方式呼之欲出。 那么，如果将一个视频播放器安装在帽子上，那岂不是就可以 收放自如了吗？ 是的，现在的技术发展已经可以使这一幻想变成现实了。如今 透明手机技术已经问世，并在不断发展之中，而如果用这种技术制 作一个薄款的视频播放屏，将其安放在帽檐上在外观上不会有什么 影响，而为了更加美观，可以将其设计成一副眼镜的样子。这样， 播放视频完全不在话下，同时还能充当一副眼镜。至于电能方面则 可以用上述的太阳能电池板所发的电。 功能之五：充当摄像机 帽子形摄像机目前在市面上已经开始销售，其原理相对简单， 就是将一款内置存储器的遥控隐形摄像机放在帽子里，能用于数码
7、有声视频拍摄，产品操作简便，有非常好的隐蔽性；室内弱光下也 能拍到满意的效果；录音效果极佳，可直接当 U 盘使用，当然也可 以加上一副耳机。而其内存则可自主选择，至于电量供应方面，毫 无疑问可以使用太阳能发电。 多功能帽子之产品设计： 上面所述该帽子功能虽多，然而功能越多其综合设计越复杂。 那么怎样才能更好的将其整合到一块呢？先谈一下要求吧！ 首先，这款帽子应该具有质量轻、外观好看、使用方便，而最 重要的一点便是价格。 先来看一张帽子结构图（如下图）： 基于此图，我们可以进行设计。 在“功能一”时，我们说到了相应的结构功能与材料，其中石 墨烯薄膜极易折叠，而且用石墨烯构成的蜂窝状结构具有较强韧
8、性， 可塑性好的特点。因此，可将其折叠成半球形结构后作为帽身的外 部结构，可设计一个十角形的伞架结构（如右图） 在“功能二”时，新型保暖材料由于只适用于一定的季节，所 以可将其设计成可去形。即在冬天时，将其通过一个拉链连接装在 帽身内侧，而在其他季节则将其去掉。这样便既可以起到防寒保温 的作用了。又不影响外观。该布料应设计成扇形，这样便可以全方 位保暖。 （面料图片如右图） 在“功能三”时，由于需要将马达和风扇同时装在上面，所以 应该在帽身和帽檐交界处设计一个承接装置，这样便可以将马达放 在外面，将风扇放在里面。而柔性薄膜太阳能电池板则可以覆盖在 帽身周围和帽檐外侧，从而极大的利用空间资源，增
9、大其受光面积。 （其中微型马达实体图如右） 在“功能四”时，基于所需效果的需要，视频播放器自然应该 放在帽檐下面，避免阳光直射。将其设计成一副眼镜的样子，只需 要一个转轴，即可实现收放自如。但是这样也增加了帽檐的重量， 因此要考虑帽檐的承重能力，以及前后的质量平衡问题等。 （部 分效果图如右图） 在“功能五”时，由于需要拍照、摄影等，因此应当将遥控隐 形摄像机置于帽身朝前的部分，这样不仅有较好视野，也便于实际 操作。但是考虑到外部条件的恶劣，该摄像头应该在外面镀上一层 既防水又防晒的薄膜，这样便可提高该产品的使用寿命。 （部分效果 图如下图摄像头） 而帽子的整体架构根据舒适程度方面的要求则可以
10、采用混纺面 料，这种面料有着天然面料吸汗透气、柔软舒服的特点，又吸收了 化纤面料结实耐穿、垂悬挺括、光泽好颜色鲜亮等优点。因此，很 适合该帽子的制造。 将上述功能进行综合处理和设计后可根据其质量的需求适当用 新材料进行取代。 综述与分析： 该产品的整体设计思路如上所述，然而其中很多技术目前尚不 成熟，完全没有达到能够量产的地步，因此上述设计方案上有诸多 不可实现性，而且，部分材料价格也相当昂贵，因此要造出此款产 品目前现实条件还不允许，不过，随着社会科技进步的发展，相信 在不久的将来，这些技术便会普及，到那时，造出这样一顶帽子将 不再是遥不可及，完全可以达到量产的地步，让我们共同期待那一 天吧！
