科学家开发出新型纳米线纺织品能按需调节温度

最近，材料科学家开发出一种由超细纳米线编织而成的纺织品。这种线由相变材料(PCM)和其他材料制成，与电热和光热涂层结合在一起，最终成为一种面料，能根据需要对不断变化的温度做出反应，在穿着者身上升温和降温。相关论文发表在美国化学学会期刊《美国化学学会·纳米》上。

从消防员到农场工人，许多职业都涉及炎热或寒冷环境。冷库、冰场、钢铁锻炉、面包店等许多工作场所要求工人在不同的温度之间频繁转换，有时甚至是极端的温度。这种温度变化不仅会让人感到不舒服，还会导致疾病甚至受伤，而且需要不断地更换服装。

相变材料通常用于调温纺织品，然而，其固有的固态刚性和液体渗漏一直阻碍了其在可穿戴热调节领域的应用。人们尝试了许多不同的策略，包括微胶囊(将石蜡等相变材料包裹在极小的胶囊中)，以提高效率，克服刚性和泄漏问题。

“相变微胶囊的制造方法复杂且成本高昂。”论文通讯作者、日本信州大学纤维工程研究所高级纺织工程师森川秀明说，“更糟糕的是，这对于任何实际可穿戴的应用来说都不够灵活。”

此次，研究人员选择了同轴静电纺丝。同轴静电纺丝的原理大致与静电纺丝相同，但包括从相邻喷丝板输送的两种或两种以上聚合物溶液，从而可以生产涂层或中空纳米纤维。这种芯鞘纤维结构类似于同轴电缆，但要细得多。

在这种情况下，研究人员将PCM封装在电纺纳米纤维的中心，以解决PCM的泄漏问题。最重要的是，超细纤维具有非常适合人类服装的柔韧性。

研究人员将相变材料、碳纳米管和聚多巴胺太阳能吸收剂，以及聚(3，4-亚乙二氧基噻吩):聚(苯乙烯磺酸)3种材料整合成了一种“三体模式”可调节温度器，也是一种可穿戴纺织品。

这种多核和外壳结构实现了其各种组件之间的协同作用，并提供了能够适应广泛环境温度变化的按需热调节。

研究人员的下一步目标是，进一步改善织物的相变特性，并为这种材料开发实用的可穿戴设备。(科技日报实习记者 张佳欣)