“相变材料”能在布料里当“智能空调”(图)

大家是不是都幻想过有一种神奇的衣服,穿上它就像随身带了个空调一样?今年3月15日,北京大学材料科学与工程学院教授邹如强带着团队真把这个想法变成了现实。光明日报记者晋浩天在现场做了详细报道。这款智能调温纤维的背后功臣是一种叫“相变材料”的神奇物质,它能在布料里充当“智能空调”。外界温度高了,它就悄悄把热量吞掉存起来;温度降下来,它再慢慢把热量吐出去。穿上这种衣服,就像被装进了一个能自动调节温度的微型气候站里。 但这个技术以前一直面临一个难题:既要让材料吸得住热,又要让它不容易坏、不渗漏。为了解决这个矛盾,研究团队想出了一个巧妙的办法。他们给相变材料搭了一个结实又通透的“安乐窝”,往里面加了一点点碳纳米管。这碳纳米管非常细,只有十万分之一头发丝那么粗,却能像钢筋一样撑起骨架,还能让热量快速通过。同时,他们还用一种“三维互穿聚合物网络”,把负责吸热放热的相变小分子牢牢锁住。这样一来,哪怕温度升高让这些分子变成液体流动起来,也会被这个笼子紧紧困住一滴不漏。 这次实验的效果特别好。研究团队纺出来的相变纤维储热能力超强,单位重量能吸收的热量达到了同类材料的顶尖水平。更让人惊喜的是这种纤维非常柔韧,拉伸到原来的十五倍也不会断裂。因为它可以直接用在商用纺织设备上进行剪裁、缝纫和织造加工,所以在产业化应用上的成功率超过了98%。 为了验证实际效果,团队把这种纤维织造成衣服让真人试穿。在夏天中午大太阳底下穿这件马甲比普通聚酯纤维马甲表面温度低了8℃,试穿者感觉后背那种被炙烤的感觉完全没了。而且这款纤维经过了一百多次的融化凝固循环测试后依然很稳定。 邹如强教授表示,这项技术不仅仅是造出了一种新布料,更重要的是为下一代智能热管理材料开辟了新路径。它在消防员的隔热服、航天员的舱内环境、运动员的赛场表现甚至是建筑外墙的节能方面都有很大的应用前景。这项技术不仅是科学上的一小步,对推动国家“双碳”目标和提升人类在极端环境下的生活质量都有深远的意义。