【集萃網(wǎng)觀察】

在寒冷環(huán)境中維持恒定的人體溫度至關重要，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受到廣泛的關注。

人體熱散失途徑主要包括：熱輻射、熱傳導以及熱對流。盡管低導熱系數(shù)的氣凝膠織物以及低紅外發(fā)射率的復合織物，可分別調(diào)節(jié)熱傳導和熱輻射實現(xiàn)對人體散熱途徑的限制，但是單一的熱調(diào)控方式難以應對復雜的戶外寒冷環(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，通過構筑兼具低熱傳導和低熱輻射特性的多材料氣凝膠復合織物結構，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合纖維。該復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%的應變長度。此外，復合纖維截面表現(xiàn)出明顯的芯包結構，在微觀上顯示出橫跨微米級與納米級的孔隙結構。

多尺度孔隙結構賦予柔性氣凝膠復合織物優(yōu)異的熱絕緣性能。該復合織物的熱絕緣性能隨氣凝膠顆粒含量的增加而增強，并在導熱率測試中表現(xiàn)出降低趨勢。同時，復合織物的厚度也會對其熱絕緣性產(chǎn)生影響。結果表明，隨著復合織物厚度的增加，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合織物表面集成納米銀材料，制備的多材料氣凝膠復合織物表現(xiàn)出低的紅外發(fā)射率與低的導熱率，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。根據(jù)人體測試結果表明，多材料氣凝膠復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制備的多材料氣凝膠復合織物，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