【集萃網(wǎng)觀察】

在寒冷環(huán)境中維持恒定的人體溫度至關(guān)重要，尤其是在無法長時間提供能源的戶外場景中，傳統(tǒng)供暖系統(tǒng)往往因缺乏能源供給而難以持續(xù)應(yīng)對寒冷環(huán)境，因此針對人體-服裝微環(huán)境的個人無源保暖技術(shù)受到廣泛的關(guān)注。

人體熱散失途徑主要包括：熱輻射、熱傳導(dǎo)以及熱對流。盡管低導(dǎo)熱系數(shù)的氣凝膠織物以及低紅外發(fā)射率的復(fù)合織物，可分別調(diào)節(jié)熱傳導(dǎo)和熱輻射實現(xiàn)對人體散熱途徑的限制，但是單一的熱調(diào)控方式難以應(yīng)對復(fù)雜的戶外寒冷環(huán)境。因此，開發(fā)一種同時限制人體熱輻射及熱傳導(dǎo)的織物是實現(xiàn)人體戶外無源保暖的有效策略。

近期，華中科技大學(xué)陶光明教授課題組在Advanced Fiber Materials上發(fā)表了題為“Robust and Flexible Multimaterial Aerogel Fabric Toward Outdoor Passive Heating”的研究成果，通過構(gòu)筑兼具低熱傳導(dǎo)和低熱輻射特性的多材料氣凝膠復(fù)合織物結(jié)構(gòu)，在無任何能量輸入的戶外寒冷環(huán)境下實現(xiàn)優(yōu)異的無源保暖功能。

通過同軸紡絲工藝連續(xù)化制備柔性氣凝膠復(fù)合纖維。該復(fù)合纖維可以進行織造與編織，展現(xiàn)出優(yōu)異的柔性和機械強度，能夠解決SiO2氣凝膠顆粒高脆性以及服用性差的問題，呈現(xiàn)出優(yōu)異的拉伸強度以及大于300%的應(yīng)變長度。此外，復(fù)合纖維截面表現(xiàn)出明顯的芯包結(jié)構(gòu)，在微觀上顯示出橫跨微米級與納米級的孔隙結(jié)構(gòu)。

多尺度孔隙結(jié)構(gòu)賦予柔性氣凝膠復(fù)合織物優(yōu)異的熱絕緣性能。該復(fù)合織物的熱絕緣性能隨氣凝膠顆粒含量的增加而增強，并在導(dǎo)熱率測試中表現(xiàn)出降低趨勢。同時，復(fù)合織物的厚度也會對其熱絕緣性產(chǎn)生影響。結(jié)果表明，隨著復(fù)合織物厚度的增加，覆蓋在熱源上的織物均表現(xiàn)出更優(yōu)異的隔熱性能。在50次加熱-冷卻循環(huán)測試中，復(fù)合織物表面仍然展現(xiàn)出穩(wěn)定的溫度變化，證明其具有良好的熱穩(wěn)定性能。

通過在柔性氣凝膠復(fù)合織物表面集成納米銀材料，制備的多材料氣凝膠復(fù)合織物表現(xiàn)出低的紅外發(fā)射率與低的導(dǎo)熱率，可有效防止人體熱輻射散失，并減緩人體熱量通過織物向外傳導(dǎo)。根據(jù)人體測試結(jié)果表明，多材料氣凝膠復(fù)合織物可以顯著提高人體皮膚溫度~5 ℃。

基于同軸紡絲工藝和表面微納加工技術(shù)制備的多材料氣凝膠復(fù)合織物，具有大規(guī)模制備潛力，實現(xiàn)了優(yōu)異的保暖隔熱性能與被動加熱性能，可針對人體散熱途徑進行有效的熱調(diào)節(jié)，為未來寒冷戶外環(huán)境下的個人無源保暖提供了潛在的解決思路。

來源：ＮＴＭＴ紡織新材料