中国科学院研究团队成功研发出仿棉结构相变纤维气凝胶新型功能材料,攻克了传统棉质材料易吸湿、调温性差、极端环境适应性弱等行业痛点,实现了柔软触感、高效隔热、智能储热调温、耐水洗防风等多重性能一体化突破,为智能纺织、可穿戴热管理、极端环境防护等领域带来全新材料解决方案。
传统棉质纺织品凭借蓬松柔软、亲肤舒适的优势,成为日常穿戴的主流材料,但存在明显性能短板。棉质纤维极易吸水锁湿,潮湿状态下会加速人体热量散失,保暖性能大幅衰减,同时缺乏主动调温能力,无法适配户外探险、极地作业、温差波动大等复杂场景的使用需求,长期制约着高端功能性纺织材料的发展。
针对这一技术瓶颈,科研团队创新材料制备工艺,以高性能聚合物为纤维骨架,精准复合相变储能材料,通过静电纺丝+雾化辅助非溶剂诱导相分离核心技术,成功构筑出具备多级多孔仿棉微观结构的超高孔隙率纤维气凝胶。该工艺精准复刻了天然棉花蓬松柔韧的结构特征,完美保留棉质材料亲肤舒适的穿戴体验,同时从分子结构层面优化材料性能,突破了传统材料的性能局限。
性能测试结果显示,这款新型相变纤维气凝胶拥有多项核心优势。其一,具备超低导热特性,导热系数接近空气,隔热保温性能远超传统棉布,可有效阻隔冷热传导,实现轻量化高效防寒隔热;其二,拥有稳定的相变储热调温功能,能够自主吸收、储存环境及人体多余热量,在低温环境下释放热量,动态平衡穿戴温度,实现全天候智能热管理;其三,力学性能优异,柔韧性强、结构稳定性好,可随意弯折卷曲,适配各类纺织加工工艺。
相较于传统纺织材料,该新材料还解锁了多重实用特性,兼具疏水性、防风性、可水洗性,彻底解决棉质材料易受潮、难打理的问题,日常使用、清洗后性能无明显衰减,环境适应能力极强。同时,材料轻量化优势显著,在实现优异防护性能的同时,不会增加穿戴负重,完美适配可穿戴设备的轻量化、柔性化发展需求。户外模拟极端环境测试表明,该材料可在大幅温差环境中稳定发挥调温隔热作用,展现出极强的场景适配性。
据科研团队介绍,该仿棉相变纤维气凝胶打通了“结构仿生—功能复合—实用化适配”的全新技术路径,解决了传统功能纺织材料“保暖不调温、舒适不耐用、隔热不防水”的技术难题。其独特的结构设计与多功能集成优势,不仅可广泛应用于高端智能服饰、户外防寒装备、极地作业防护服装,还可拓展至柔性热管理设备、精密器件保温防护等多个领域。
此次新型材料的成功研发,丰富了功能性气凝胶纤维的设计体系,为高端纺织新材料、柔性智能热管理材料的产业化发展提供了坚实的技术支撑,有望推动传统保暖纺织产业向智能化、多功能化、高端化转型升级,在民用穿戴、特种防护、工业保温等领域具备广阔的产业化前景。