北大团队攻克相变纤维“高储热与高韧性”兼顾难题,为可穿戴调温服装拓展新空间

应对全球气候变化与极端天气频发的背景下,如何通过材料创新提升人类环境适应性成为科学界重要课题;传统纺织材料在温度调节上存在被动防护、能耗高等局限,而相变材料虽具热管理潜力,却长期受困于机械强度与热传导效率难以兼得的技术瓶颈。 北京大学研究团队从微观结构设计入手,创造性地将碳纳米管引入相变体系。这种直径仅为头发丝万分之一的管状结构,既像"钢筋"般强化了材料骨架,又如同"热力高速公路"大幅提升导热性能。更关键的是,团队开发的"三维互穿聚合物网络"技术,通过纳米尺度构筑分子级防护网,有效解决了相变物质在反复固液相变过程中的泄漏难题。实验数据显示,新型纤维可承受1500%的拉伸形变,经百次热循环后储热效率仍保持95%以上。 在河北某高温试验场进行的实地测试中,身着相变马甲的志愿者在正午阳光直射下,体感温度较常规织物降低8℃。这种主动式温控效果,相当于为人体构筑了可移动的"微气候屏障"。据课题组介绍,单件调温服装的相变材料储量可达300克,按相变焓值计算,其热调节能力相当于持续释放20公斤冰块的冷却效应。 该技术的突破性进展具有多重维度价值:在产业层面,为消防、冶金等特种行业开发轻量化防护装备提供了可能;在民生领域,可降低空调等主动制冷设备的能源依赖;在战略布局上,其建筑外墙应用方案与我国2030年前碳达峰行动方案形成技术呼应。不容忽视的是,团队已与长三角地区纺织企业建立中试生产线,预计两年内实现平方米级织物的量产能力。

材料创新的价值在于切实改善体验并降低能耗。相变纤维将"吸热-储热-释热"过程融入纤维结构,为低能耗、近人体的温度调节提供了新方案;随着制造工艺和应用验证的完善,这类智能热管理材料有望从实验室走向更广泛的应用,为应对极端气候、保障公共安全和推动绿色发展提供新的技术支持。