天津北方网讯:在 -20 ℃的严寒中,只需光照 12 秒,衣物表面温度就能迅速跃升至 40 ℃;即使反复洗涤摩擦,储热性能依然稳定;甚至能实现精准控温,用于局部热敷理疗……这些过去依赖复杂电子设备才能实现的 " 智能保暖 " 功能,未来可能仅需一块织物就能轻松完成。
近日,天津大学封伟教授团队受盐碱地植物 " 吸盐 - 泌盐 " 机制启发,成功研发出一种兼具高效光热转换与优异力学性能的分子太阳能热(MOST)织物。该研究成果发表于材料学顶尖期刊《Advanced Materials》(《先进材料》),为下一代可穿戴热管理技术开辟了全新路径。
协同增强的分子太阳能热织物体系设计示意图
如何让 MOST 织物的力学及热管理性能协同提升,一直是个人热管理领域的核心难题。目前报道的 MOST 织物往往面临优异光热性能与力学性能不可兼得的问题,开发 " 高效光热 + 可靠耐用 " 的热管理织物,对节能减排、提升医疗理疗便捷性具有重要意义。
研究团队从盐碱地植物 " 中亚滨藜 " 中汲取灵感。这种耐盐植物能通过 " 溶胀吸收盐分 - 去溶胀泌盐结晶 " 的动态循环适应极端环境,其 " 溶剂介导 - 溶质输运 - 可控结晶 " 的生物机制,为解决 MOST 材料与织物的界面适配难题提供了灵感。团队把由热塑性聚氨酯制成的中空气凝胶纤维作为基材,将其浸泡在特殊的偶氮苯 / 氯仿溶液中 " 腌渍 ",纤维先充分吸收溶液而膨胀,随后在干燥时,偶氮苯分子会从内部被挤出,并在纤维表面形成一层均匀、致密的晶体 " 外衣 " ——偶氮苯单晶层。这不仅让纤维内部的分子结构更紧密,也让它获得了独特的光学特性和力学性能。这一仿生策略,让织物同时实现了光热性能与力学性能的协同提升,打破 " 二者不可兼得 " 的织物性能困局。
实验显示,这种新型织物表现出优异的热管理能力:在 420nm 蓝光照射下,70 秒内升温 25.5 ℃,即使在 -20 ℃的低温模拟日光中,50 秒也可升温 21.2 ℃。更难得的是,该织物具备极强的耐用性,经过 50 次摩擦、500 次拉伸弯曲,甚至 72 小时连续洗涤后,光热性能保留率仍超 90%,成功克服了传统 MOST 材料易脱落、寿命短的问题。
此外,该织物还能通过调节光照强度精准控制释热温度,既可用于日常保暖,也可作为便携理疗载体,为关节炎等患者提供局部热敷。
" 这项研究的核心,是将自然界生物的自适应机制转化为材料的性能调控策略。" 封伟教授表示,这一仿生设计不仅为 MOST 织物的大规模制备提供了新方法,更实现了热管理织物的性能突破。未来可广泛应用于智能服装、医疗理疗器械、户外防护装备等领域,推动个人热管理从 " 依赖外部供能 " 向 " 高效利用太阳能 " 转型升级。(津云新闻记者 段玮 通讯员 梁绍楠 张志兴)
登录后才可以发布评论哦
打开小程序可以发布评论哦