天津大学团队研发仿生光热织物 实现“秒速升温”与“稳定耐用”


中国教育报-中国教育新闻网讯(记者 陈欣然 通讯员 梁绍楠 张志兴)在-20℃的严寒中,只需光照12秒,衣物表面温度就能迅速跃升至40℃;即使反复洗涤摩擦,储热性能依然稳定。近日,天津大学封伟教授团队受盐碱地植物“吸盐—泌盐”机制启发,成功研发出一种兼具高效光热转换与优异力学性能的分子太阳能热(MOST)织物。该研究成果发表于材料学顶尖期刊《先进材料》(Advanced Materials),为下一代可穿戴热管理技术开辟了全新路径。
如何让MOST织物的力学及热管理性能协同提升,一直是个人热管理领域的核心难题。目前的MOST织物往往存在优异光热性能与力学性能不可兼得的局限,开发“高效光热+可靠耐用”的热管理织物,对推动节能减排、提升医疗理疗便捷性具有重要意义。
研究团队从盐碱地植物“中亚滨藜”中汲取灵感,这种耐盐植物能通过“溶胀吸收盐分—去溶胀泌盐结晶”的动态循环适应极端环境。团队把由热塑性聚氨酯制成的中空气凝胶纤维作为基材,将其浸泡在特殊的偶氮苯/氯仿溶液中“腌渍”,纤维先充分吸收溶液而膨胀,随后在干燥时,偶氮苯分子会从内部被挤出,并在纤维表面形成一层均匀、致密的晶体“外衣”——偶氮苯单晶层。这不仅让纤维内部的分子结构更紧密,也让它获得了独特的光学特性和力学性能。这一仿生策略,让织物同时实现了光热性能与力学性能的协同提升,打破“二者不可兼得”的织物性能困局。
实验显示,这种新型织物表现出优异的热管理能力:在420nm蓝光照射下,70秒内升温25.5℃,即使在-20℃的低温模拟日光中,50秒也可升温21.2℃。更难得的是,该织物具备极强的耐用性,经过50次摩擦、500次拉伸弯曲,甚至72小时连续洗涤后,光热性能保留率仍超90%,成功克服了传统MOST材料易脱落、寿命短的问题。
此外,该织物还能通过调节光照强度精准控制释热温度,既可用于日常保暖,也可作为便携理疗载体,为关节炎等患者提供局部热敷。
“这项研究的核心,是将自然界生物的自适应机制转化为材料的性能调控策略。”封伟教授表示,这一仿生设计不仅为MOST织物的大规模制备提供了新方法,更实现了热管理织物的性能突破,未来可广泛应用于智能服装、医疗理疗器械、户外防护装备等领域,推动个人热管理从“依赖外部供能”向“高效利用太阳能”转型升级。


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