仿生智能織物新突破：讓衣服像皮膚一樣“思考”冷暖

來源：科技日?qǐng)?bào)

記者：陳曦

HEALTH SCIENCE

圖片來源：攝圖網(wǎng)

天津大學(xué)封偉教授團(tuán)隊(duì)受鹽堿地植物“吸鹽—泌鹽”機(jī)制啟發(fā)，成功研發(fā)出一類新型分子太陽能熱（MOST）織物。該織物兼具高效光熱轉(zhuǎn)換與優(yōu)異力學(xué)性能，無需依賴復(fù)雜電子設(shè)備，即可實(shí)現(xiàn)“智能保暖”功能。實(shí)驗(yàn)表明，在-20℃的低溫模擬日光環(huán)境下，該織物能在50秒內(nèi)迅速升溫21.2℃，為下一代可穿戴熱管理技術(shù)的發(fā)展開辟了新路徑。相關(guān)研究成果近日發(fā)表于材料學(xué)國際期刊《先進(jìn)材料》。

據(jù)了解，目前報(bào)道的MOST織物往往面臨優(yōu)異光熱性能與力學(xué)性能不可兼得的問題。研究團(tuán)隊(duì)從鹽堿地植物“中亞濱藜”中汲取靈感，把由熱塑性聚氨酯制成的中空氣凝膠纖維作為基材，將其浸泡在特殊的偶氮苯/氯仿溶液中“腌漬”，纖維先充分吸收溶液而膨脹，隨后在干燥時(shí)，偶氮苯分子會(huì)從內(nèi)部被擠出，并在纖維表面形成一層均勻、致密的晶體“外衣”——偶氮苯單晶層。這不僅讓纖維內(nèi)部的分子結(jié)構(gòu)更緊密，也讓它獲得了獨(dú)特的光學(xué)特性和力學(xué)性能。這一仿生策略，讓織物同時(shí)實(shí)現(xiàn)了光熱性能與力學(xué)性能的協(xié)同提升，打破“二者不可兼得”的織物性能困局。

實(shí)驗(yàn)顯示，這種新型織物表現(xiàn)出優(yōu)異的熱管理能力：在420nm藍(lán)光照射下，70秒內(nèi)升溫25.5℃。更難得的是，該織物具備極強(qiáng)的耐用性，經(jīng)過50次摩擦、500次拉伸彎曲，甚至72小時(shí)連續(xù)洗滌后，光熱性能保留率仍超90%，成功克服了傳統(tǒng)MOST材料易脫落、壽命短的問題。此外，該織物還能通過調(diào)節(jié)光照強(qiáng)度精準(zhǔn)控制釋熱溫度，既可用于日常保暖，也可作為便攜理療載體，為關(guān)節(jié)炎等患者提供局部熱敷。

“這項(xiàng)研究的核心，是將自然界生物的自適應(yīng)機(jī)制轉(zhuǎn)化為材料的性能調(diào)控策略。”封偉表示，這一仿生設(shè)計(jì)不僅為MOST織物的大規(guī)模制備提供了新方法，更實(shí)現(xiàn)了熱管理織物的性能突破，未來可廣泛應(yīng)用于智能服裝、醫(yī)療理療器械、戶外防護(hù)裝備等領(lǐng)域，推動(dòng)個(gè)人熱管理從“依賴外部供能”向“高效利用太陽能”轉(zhuǎn)型升級(jí)。