盛夏高温,长时间在户外活动容易引发暑热不适。遮阳伞、帽子、手持小风扇等传统降温方式,实际效果往往有限。你是否想过,若有一款马甲能够主动调节体表温度,即便烈日暴晒也能维持清凉?这一技术构想,如今已变为现实。
今年三月,北京大学邹如强教授团队在国际顶级期刊《自然·通讯》上发表了最新研究成果——他们将微型热调控系统直接“编织”进织物中。具体而言,该团队开发出一种新型功能性纤维,采用这种纤维制成的相变调温马甲,其表面温度相较普通聚酯材质的同类产品降低了七至八摄氏度。
这种降温效果并非依赖风扇或冰袋,而是源自材料内部嵌入的相变储能机制。相变材料在固态与液态之间转换时,能够大量吸收或释放热量,而自身温度维持近乎恒定。这一物理特性,天然具备卓越的热缓冲能力。
形象地说,这如同在布料中嵌入了无数个微型温控单元:当环境温度升高时,它们悄然吸收并储存热量;当环境变冷时,再缓慢释放热量,从而维持局部微气候的稳定。整个过程无需外接电源,用户也几乎察觉不到温度波动。
实际上,相变材料在纺织领域的应用已有多年历史,但始终面临几大技术瓶颈:若追求高储热密度,材料易变脆且易泄漏;若要织物牢固耐用,则难以加载足够量的相变组分,导致调温效果甚微。这一矛盾被业界称为储热性、导热性与机械强度之间的“不可能三角”。
此次突破的核心在于构建了一种“协同增强”的复合结构。研究团队利用极微量的碳纳米管作为增强骨架,既显著提升了整体力学性能,又构建了高效的导热通路;随后通过三维互穿聚合物网络,将相变活性分子精准“锁”定其中。如此一来,即使相变组分熔化为液态也不会渗漏,同时材料保持了优良的柔韧性与回弹性。
这种新型相变纤维兼具高储热效率与优异的延展性,并且可直接接入现有纺织生产线。从纺纱、织造到裁剪、缝制,全流程均可无缝集成,为大规模量产扫清了技术障碍。
研究团队采用这种纤维制成原型马甲,并在典型夏季户外条件下进行了实测。数据显示,普通聚酯马甲表面温度升至约五十摄氏度,而相变调温马甲则稳定保持在四十二摄氏度左右。在高温密闭环境中,其吸热缓冲与热防护性能同样表现卓越。
这项研究的价值不仅在于成功开发出新型智能织物,更在于提出了一套可迁移的材料设计范式,为新一代主动式热管理材料的发展开辟了系统性路径。
相变技术已被业界广泛视为个人热管理领域的变革性方案。未来,这类智能调温材料有望应用于特种作业防护服、生理监测医疗穿戴设备、高性能运动装备、航天器舱内服,乃至节能型建筑覆层织物等多个方向。大规模推广后,不仅能有效节约能源,更能显著提升人类在高温、高湿、密闭等严苛环境下的热舒适度与适应能力。
