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    北大研发相变智能马甲,无源降温8℃,突破纺织热管理不可能三角

      [  中关村在线 原创  ]   作者:散落的星星沙

    北大研发相变智能马甲,无源降温8℃,突破纺织热管理不可能三角

    夏日酷暑,户外活动稍久便易中暑,常规遮阳手段如帽子、手持风扇往往收效有限。倘若有一件能主动调节体表温度的马甲,即便烈日当空也能保持清凉,这样的设想已不再遥远。

    今年三月,北京大学邹如强教授团队在国际学术期刊自然·通讯发表研究成果,成功将微型热调控系统融入织物结构之中。他们设计出一种新型功能性纤维,以此制成的马甲,表面温度较普通聚酯材质同类产品可降低七至八摄氏度。

    这一显著降温效果,源于材料内部嵌入的相变储能机制。相变材料在物质状态转变过程中,如固态与液态之间的转换,能大量吸收或释放热量,而自身温度维持相对恒定。这种物理特性使其具备天然的热缓冲能力。

    形象而言,它如同织入布料的微型温控单元:当环境升温,材料悄然吸热并储存;当外界降温,又缓慢释放所蓄热量,从而稳定局部微气候。整个过程不依赖外部能源,亦无明显温度波动。

    长期以来,相变材料在纺织领域的实用化面临三大瓶颈:高储热密度往往伴随材料脆性与泄漏风险;而结构强韧的织物又难以承载足量相变组分,导致调温功能微弱。这一矛盾曾被称作储热性、导热性与机械强度间的“不可能三角”。

    此次突破的关键,在于构建一种协同增强的复合结构:以极微量碳纳米管作为增强骨架,既提升整体力学性能,又形成高效导热通路;再通过三维互穿聚合物网络,将相变活性分子精准限域其中。该结构可在相变组分熔融为液态时牢牢锁住其位置,杜绝渗漏,同时赋予材料优异的柔韧与回弹特性。

    由此制成的相变纤维,兼具高储热效率、良好延展性与工业适配性,可直接接入现有纺织生产线,在纺纱、织造、裁剪及缝制等全流程中实现无缝集成,为规模化生产扫清技术障碍。

    研究团队据此制成原型马甲,并在典型夏季户外场景下开展实测。数据显示,普通聚酯马甲表面温度升至约五十摄氏度,而相变马甲稳定维持在四十二摄氏度左右;在高温密闭空间中,其吸热缓冲与热防护表现同样突出。

    这项工作不仅产出一种新型智能织物,更提出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提供了系统性路径。

    相变技术在个人热管理领域已被广泛视为变革性方案。未来,该类材料有望深度融入特种作业防护服、生理参数监测型医疗穿戴设备、高性能运动装备、航天器舱内服以及节能型建筑覆层织物等多个方向。其推广将切实助力能源节约,亦显著提升人类在高温、高湿、密闭等严苛环境下的热舒适性与适应能力。

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