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NTMT丨无需外接电源,就可实现升温30℃并且变色的的光热变色弹性纤维

作者: NTMT纺织新材料

2025-06-29


在冬天的户外活动中,服装的保暖性和柔韧性至关重要。柔性可穿戴加热器在维持人体保暖舒适性方面发挥着关键作用。现有的柔性可穿戴加热器大多需要依靠外部电源供电,能量转换效率较低,造成能源浪费的同时,还会影响加热效果和使用时长。部分加热器还缺乏有效的温度反馈机制,无法实时监测温度,导致使用者无法方便快捷地获取温度信息,从而引起由于局部温度过高而导致皮肤烫伤等安全问题。此外,既保证柔性可穿戴加热器具有良好的柔韧性以适应人体的各种动作和姿势,又确保其在长期使用和反复拉伸、弯曲过程中保持性能稳定和结构完整仍存在挑战。


滑铁卢的研究人员开发出一种面料,在阳光下暴晒10分钟后,它可以升温30摄氏度。


滑铁卢大学研究人员开发的一种新型面料在暴露在阳光下时会变热,这要归功于嵌入在面料纤维中的创新纳米粒子。这一进步代表了冬天保暖的创新和环保选择。

可穿戴的加热服装通常依赖于金属或陶瓷加热元件来加热和外部电源,这可能会给用户带来安全风险。

这种新布料包含导电聚合物纳米粒子,当暴露在阳光下时,可以加热到30摄氏度。该设计不需要外部电源,还可以改变颜色,以直观地监控温度波动。


“对温度敏感的颜色变化背后的魔力在于嵌入聚合物纤维中的纳米粒子的组合,”滑铁 卢大学化学工程系教授Yuning Li  说,他是中国江南大学纺织科学与工程学院的王潮霞和葛方青研究小组的成员。


"纳米粒子被阳光激活,使织物能够吸收热量并将其转化为热量."



这种纤维是使用可扩展的湿纺工艺制造的,结合了聚苯胺和聚多巴胺纳米粒子,以增强光吸收和提高光热转换。热塑性聚氨酯用作纺丝基质,而温敏变色染料能够实现可逆变色功能。所得纤维可织成用于可穿戴应用的织物。


除了它的温度变化能力,滑铁卢研究人员的新面料可以拉伸到原来形状的五倍,可以经受24次洗涤,同时仍然保持其功能和外观。它的可逆变色能力提供了内置的温度监控功能,以确保佩戴者的安全和方便。


“我们优先考虑耐用性,确保面料能够承受重复使用和环境暴露,同时保持其创新性能,” Li说。


光热变色织物的应用

为了更直观地探究光热变色纤维在防寒保暖中的应用,研究团队将其织造成光热变色弹性织物作为可穿戴加热器穿戴在小熊身上。在 600 W m -2 的模拟太阳光下辐照 600 s ,小熊身上的光热变色弹性织物呈现显著的光热转换性能,平衡温度达 75.7 ℃ (环境温度, 22.3 ℃ ),最大温升为 53.4 ℃ 同时,光热变色弹性织物依然保持灵敏且高光学对比度的可逆变色性能;光热变色弹性织物维持良好的可拉伸性能,伸长率可达 300% 揭示了通过湿法纺丝法制备光热变色纤维的可行性,以及光热变色弹性织物在温度可视化纺织品和可穿戴加热器等领域的应用。

滑铁卢团队正在探索聚多巴胺的更具成本效益的替代品,以使智能织物技术更容易获得。未来的发展将集中在扩大生产过程和降低成本,而不损害织物的创新性能。


这种织物的潜在应用包括帮助寒冷的救援情况和太阳能宠物服装,以帮助他们在冬天外出时保持舒适。





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