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能改变温度的纤维,你认识几个?

2022-12-08  391

随着纤维制造技术的进步,目前涌现出很多功能性纤维,其中有些纤维还具有能够改变温度的功能,比如自带冰凉感的纤维、能捕捉热量的纤维等,神不神奇?

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保温性能超强的纤维

中空纤维和超细纤维是化学纤维中保暖性能较好的纤维。研究发现纤维材料的保暖性能与纤维材料内部静止空气含量成正比,与纤维直径成反比,与整体材料密度成反比。气凝胶纤维具有孔隙率极高、密度超低等显著特征,理论上是隔热保温效果最好的一种纤维,有望取代超细纤维成为下一代保暖纤维的最重要发展方向。

气凝胶纤维

凯夫拉气凝胶纤维是通过溶解杜邦TM的Kevlar纤维获得纳米纤维分散液,然后进行湿法纺丝、特种干燥等过程制成的,孔隙率高达98%,比表面积达240m2/g,该气凝胶纤维具有优异的力学性能,可以任意弯曲、打结、编织等,具有优异的隔热性能,常温下热导率仅为0.027W/m·K,在低温下其隔热性能是棉布的2.8倍,可在-196-300℃的极端环境下长时间发挥隔热保温性能;具有优异的化学稳定性,可进行染色、疏水化、化学镀等多种改性,且不损伤气凝胶主体骨架结构。重要的是该气凝胶纤维也可以通过填充相变材料制备成空调纤维,其热焓值可达162J/g,远超现有空调纤维的热焓值。

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可让衣服自己变温暖的纤维

生活中,普通贴身衣服刚穿上时人体会感觉到寒冷,这是因为皮肤与衣物间有冷热温差,从而发生了热传导,常常是用身体捂热了衣服,尤其是在冬天的早晨令人苦恼,很不舒服。


易热宝纤维是一种高回潮的改性腈纶纤维,引入了大量的-OH、-NH3、-COOH、-CONH等亲水性基团,吸湿性很高,在温度20℃和相对湿度65%的环境下,吸湿能力约是棉花的3.5倍。同时该纤维可以根据环境长期反复进行吸放湿(呼吸)式循环,吸湿的同时产生吸附热,即吸水后可自行发热。因此,这种纤维可以令织物吸收人体发出的湿气(微量水分)而产生热量,加快平衡皮肤与衣物的温度,缓和调节两者温差。此外,易热宝纤维极高的吸湿性能可以防止出汗后的冷感,让衣内长时间干爽舒适,一直具有暖融融的感觉。

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搭载相变材料的空调纤维

相变调温纤维利用物质相态转变时吸收或放出热量的原理,双向调节身体微环境温度,在环境温度较高时具有吸热功能,在环境温度较低时具有放热功能。Outlast纤维就是一种通过相变调节温度的人造纤维素纤维,它在粘胶纤维中掺入微胶囊,使用微胶囊包裹热敏相变材料碳氢化蜡,随着温度变化,发生固态、液态的相互转化,从而达到吸热、放热的效果。

Tempsense相变调温纤维以微胶囊包覆相变材料技术为依托,具有“感知”能力,以潜热交换的方式吸收或释放热量,双向调节肌肤微环境温度,使人体处于舒适的温度范围,实现冬暖夏凉、四季如春的效果。经温度检测,调温面料与普通面料的最大温差达4℃。因其性能稳定,已在家纺、填充、婴童、衬衫、内衣、T恤等多个领域广泛应用。

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能够控制热量传输的纱线

有研究人员用涂有导电金属的特殊工程纱线制成了一种可以自动调节穿过其热量的织物。在湿热的条件下,纱线会收缩并激活涂层,从而改变织物与红外辐射的相互作用方式。研究人员把这种作用称为红外辐射的“门控”,是一个可调谐的盲板,可以传输或阻挡热量。

这种新型纺织品的底纱是由两种不同的合成材料制成的纤维制成,一种材料吸水,另一种材料防水,同时碳纳米管作为一种特殊的轻质碳基导电金属涂覆在底纱上。因为纤维中的物质既能抵抗水分又能吸收水分,所以当纤维暴露在潮湿的环境中,比如出汗的身体周围,纤维就会发生翘曲,使纱线更紧密地结合在一起。这样会产生两个作用:一是打开织物上的毛孔,出现一个小的冷却效果,因为其允许热量逃逸;二是改变了涂层中碳纳米管之间的电磁耦合,可以把这种耦合效应想象成无线电天线的弯曲,从而改变与之共振的波长或频率。

在服装中,这意味着面料与人体散发的热量相互作用。根据调节的不同,这种织物要么阻挡红外辐射,要么允许其通过。这种反应几乎是瞬间产生,所以在人们意识到自己变热之前,衣服就已经在给他们降温了。也就是说,纺织品会随着汗液或温度的升高而增加孔隙度,同时纺织品也会传输与体温相关的红外辐射。而当人体冷却下来时,动态门机制开始反向工作,以捕捉热量。

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自带冰凉感的纤维

近几年,随着技术进步和纤维成本的进一步下降,高分子量聚乙烯纤维在民用领域的应用开发进入了快车道,由该纤维纺制纱线织成的面料,具有明显的冰凉感,且经久耐用,广泛应用于床垫、坐垫、凉席、冰袖及运动服等领域,由于其凉爽、亲肤的触觉感受,给消费者带来了全新的生活体验。

聚乙烯纤维又称乙纶,是聚烯烃纤维的一种。该纤维具有较高的导热速率,可以迅速地将热量疏导出去,常被用作凉感材料。使用该纤维材料织成的织物手感丝滑,具有仿真丝的效果。同时,该材料本身化学键结构稳定,具有一定的疏水性和抑菌防霉功能,是一种综合性能优良的纤维新材料。将高分子量聚乙烯与其他纤维复合共纺,可提高纤维本身的柔软性,同时保证纤维的凉感度。另外,复合纺丝技术的应用,可以使面料做出缎纹的效果,增加了产品的丰富度和可选择性。

高分量聚乙烯纤维产品

使用聚乙烯纤维制成的床垫和凉席,在炎热的夏天可将室内空调温度调高1-2℃,可节省7-8%的电费,减少800g的碳排放量,从而达到节能环保的效果;制成的运动服接触皮肤后会产生1-2℃的瞬间凉感温度,太阳长时间照射会产生体表温度降低3-4℃的凉感温差,可明显降低出汗率及闷热感,缓解疲劳状态。

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能捕捉热量、提高携氧量的纤维

著名运动品牌安德玛推出一个采用高科技面料制作的运动服装系列“Rush”。这种新面料采用Celliant®专利技术,将天然的矿物成份与衣服纤维编织在一起,能够有效的捕捉运动员释放出的热量并将其中的能量通过远红外线重新传递回运动员身上,从而提高其运动成绩。整个能量交换过程的最终目标是扩张血管和提高人体的携氧能力,旨在为运动员在比赛和训练过程中提供一次小小的推动。


氧元素是运动员恢复体能、充分睡眠和取得优秀的运动成绩最重要的影响因素,Rush能够为穿着者提高血液携氧量,从而达到提高成绩的效果。安德玛的代言运动员穿着Rush系列运动服开展训练和比赛,这些运动员的项目涵盖了足球、橄榄球、排球、举重、格斗等。许多试穿过的运动员对Rush服装反馈,在穿着Rush运动装进行日常训练后,有些运动员的确感觉到并不像往常那样肌肉酸痛了。