在-20℃的嚴寒中，只需光照12秒，衣物表面溫度就能迅速躍升至40℃；即使反復洗滌摩擦，儲熱性能依然穩定；還可實現精準控溫，用于局部熱敷理療……這些過去依賴復雜電子設備才能實現的“智能保暖”功能，未來可能僅需一塊織物就能輕松實現。
近日，天津大學封偉教授團隊受鹽堿地植物“吸鹽-泌鹽”機制啟發，成功研發出一種兼具高效光熱轉換與優異力學性能的分子太陽能熱（MOST）織物。該研究成果發表于材料學期刊《先進材料》（Advanced Materials），為下一代可穿戴熱管理技術開辟了全新路徑。
據悉，以往的MOST織物一般面臨優異光熱性能與力學性能不可兼得的問題，開發“高效光熱+可靠耐用”的熱管理織物，對節能減排、提升醫療理療便捷性具有重要意義。
仿生光熱織物工作原理示意圖。受訪者供圖
研究團隊從鹽堿地植物“中亞濱藜”中汲取靈感。這種耐鹽植物能通過“溶脹吸收鹽分-去溶脹泌鹽結晶”的動態循環適應極端環境，其“溶劑介導-溶質輸運-可控結晶”的生物機制，為解決MOST材料與織物的界面適配難題提供了靈感。
團隊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，偶氮苯分子會從內部被擠出，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。這不僅讓纖維內部的分子結構更緊密，也讓它獲得了獨特的光學特性和力學性能。
實驗顯示，這種新型織物表現出優異的熱管理能力。在420nm藍光照射下，70秒內升溫25.5℃，即使在-20℃的低溫模擬日光中，50秒也可升溫21.2℃。更難得的是，該織物具備極強的耐用性，經過50次摩擦、500次拉伸彎曲，甚至72小時連續洗滌后，光熱性能保留率仍超90%，成功克服了傳統MOST材料易脫落、壽命短的問題。
此外，該織物還能通過調節光照強度精準控制釋熱溫度，既可用于日常保暖，也可作為便攜理療載體，為關節炎等患者提供局部熱敷。
“這項研究的核心，是將自然界生物的自適應機制轉化為材料的性能調控策略。”封偉表示，這一仿生設計不僅為MOST織物的大規模制備提供了新方法，更實現了熱管理織物的性能突破。未來可廣泛應用于智能服裝、醫療理療器械、戶外防護裝備等領域，推動個人熱管理從“依賴外部供能”向“高效利用太陽能”轉型升級。
掃碼下載
中文網微信