我国科学家突破相变纤维技术瓶颈 智能调温服装产业化应用取得重大进展

问题——近年来极端高温天气频繁,通勤、作业和户外运动人群面临更大的热负荷;传统降温方式要么依赖空调等外部设备、能耗高,要么通过织物结构"被动散热",强日照、低风速等条件下效果有限。相变材料能够"主动储热—释热",被视为个人热管理的重要方向,但将其织进衣物并实现规模应用,一直存在关键技术瓶颈。 原因——相变材料的原理是温度升高时吸收热量完成相变并储存,温度降低后释放热量。但追求更高储热密度时,材料易出现软化、渗漏,纤维强度和耐久性下降;降低相变组分含量以保证稳定性,则调温效果不明显。同时,纺织加工对纤维连续性、可纺性和一致性要求高,实验室样品往往难以经受剪裁、缝纫、织造等实际工艺考验。这种"储热能力—力学性能—加工适配"的平衡,成为相变纤维应用的共性难题。 影响——若难题无法突破,相变材料多停留在概念验证或小规模应用,难以形成稳定供给和成本下降,也难以在消防救援、防暑作业、户外装备、航天等领域发挥潜力。若个人热舒适能部分由材料端实现,有望降低对高能耗制冷的依赖,为节能降碳提供新路径,但前提是材料具备可靠性、安全性和可制造性。 对策——邹如强团队以"结构限域+导热增强"的思路重构相变纤维。研究在材料中引入微量碳纳米管,一上增强骨架、提升力学性能,另一方面形成热传导通道、提高热量传递效率;同时构建三维互穿聚合物网络,精确约束相变小分子,使其熔融状态下仍被"锁定"在网络中,从源头降低渗漏风险。该纤维储热能力达到同类材料领先水平,柔韧性良好,拉伸至原长度约15倍仍保持完整;纤维与商用纺织设备兼容,加工完好率超过98%,为后续生产和进入服装供应链提供了条件。 研究人员将纤维织造成调温马甲进行多场景穿戴评估。在盛夏正午日照条件下,相比普通聚酯纤维马甲,其表面温度最高降低约8℃,受试者反馈背部灼热感明显缓解。稳定性上,纤维经历百余次融化—凝固循环后储热性能保持较为稳定。业内人士指出,同时跨过"性能、耐久、工艺"三道门槛是新型功能纤维走向应用的关键,但其长期洗涤耐受、复杂工况安全性、批次一致性与成本结构仍需在更大规模验证中继续确认。 前景——智能调温纤维有望在高温作业防护、户外运动和通勤服饰等领域率先应用,并向医疗护理、婴幼儿睡眠用品、车舱和建筑围护材料等领域延展。随着我国功能纤维和纺织制造体系完备、市场需求旺盛,若能形成标准化评价体系,并在阻燃、抗老化、可回收等同步优化,将带动"从纤维到面料到整装"的产业链协同创新。面向未来,环境自适应的热管理材料与装备将与节能建筑、绿色制造和低碳生活方式形成联动,为极端气候下的舒适与安全提供更多选项。

相变纤维技术的成功研发标志着我国在智能材料领域的关键进展;这项成果解决了困扰业界多年的技术难题,为产业化应用铺平了道路,预示着更加舒适、高效、可持续的穿戴装备时代正在到来。