新型納米線紡織品能按需調節温度

科技日報北京10月15日電 （實習記者張佳欣）最近，材料科學家開發出一種由超細納米線編織而成的紡織品。這種線由相變材料（PCM）和其他材料製成，與電熱和光熱塗層結合在一起，最終成為一種面料，能根據需要對不斷變化的温度做出反應，在穿着者身上升温和降温。相關論文發表在美國化學學會期刊《美國化學學會·納米》上。

從消防員到農場工人，許多職業都涉及炎熱或寒冷環境。冷庫、冰場、鋼鐵鍛爐、麪包店等許多工作場所要求工人在不同的温度之間頻繁轉換，有時甚至是極端的温度。這種温度變化不僅會讓人感到不舒服，還會導致疾病甚至受傷，而且需要不斷地更換服裝。

相變材料通常用於調温紡織品，然而，其固有的固態剛性和液體滲漏一直阻礙了其在可穿戴熱調節領域的應用。人們嘗試了許多不同的策略，包括微膠囊（將石蠟等相變材料包裹在極小的膠囊中），以提高效率，克服剛性和泄漏問題。

“相變微膠囊的製造方法複雜且成本高昂。”論文通訊作者、日本信州大學纖維工程研究所高級紡織工程師森川秀明説，“更糟糕的是，這對於任何實際可穿戴的應用來説都不夠靈活。”

此次，研究人員選擇了同軸靜電紡絲。同軸靜電紡絲的原理大致與靜電紡絲相同，但包括從相鄰噴絲板輸送的兩種或兩種以上聚合物溶液，從而可以生產塗層或中空納米纖維。這種芯鞘纖維結構類似於同軸電纜，但要細得多。

在這種情況下，研究人員將PCM封裝在電紡納米纖維的中心，以解決PCM的泄漏問題。最重要的是，超細纖維具有非常適合人類服裝的柔韌性。

研究人員將相變材料、碳納米管和聚多巴胺太陽能吸收劑，以及聚（3，4-亞乙二氧基噻吩）:聚（苯乙烯磺酸）3種材料整合成了一種“三體模式”可調節温度器，也是一種可穿戴紡織品。

這種多核和外殼結構實現了其各種組件之間的協同作用，並提供了能夠適應廣泛環境温度變化的按需熱調節。

研究人員的下一步目標是，進一步改善織物的相變特性，併為這種材料開發實用的可穿戴設備。