“相变材料”成智能穿戴新突破

尽管天气预报显示酷暑难耐,即便身穿轻薄衣物,汗水也会像瀑布一样流淌。要是能有一件神奇的衣服,能在烈日下自动吸热,让人一直保持凉爽,这听起来是不是很像科幻电影里的场景?而这个梦想竟然被北京大学材料科学与工程学院的教授邹如强团队实现了!相关的研究成果近日发表在权威的《自然·通讯》杂志上。这个突破性的技术就像在布料里装进了一台智能空调,外界温度高了,它会默默地把热量吸进来储存起来;温度降低时,又会慢慢地把热量释放出去。这种材料叫做“相变材料”,是智能穿戴和个人热管理领域公认的革命性解决方案。过去一直困扰着科研人员的难题是,如果追求高储热密度,材料往往容易机械性能脆弱、泄漏和导热性差。然而,如果为了结构稳定而牺牲储热能力,那就失去了调温的实际意义。为了解决这个矛盾,邹如强教授和他的团队独辟蹊径,在微观世界里给相变材料搭建了一个既结实又通透的“安乐窝”。他们用微量的碳纳米管作为“钢筋”支撑材料的骨架,同时充当“高速路”让热量快速通过。还构建了一种“三维互穿聚合物网络”,把那些负责吸热放热的相变小分子精准地约束在其中。这种设计不仅保证了极高的储热能力,而且让纤维极为柔韧,拉伸到原来的十五倍长度也不会断裂。更令人惊喜的是,这种高性能纤维完全兼容商用纺织设备,可以无缝衔接剪裁、缝纫和织造等环节。经过实际测试显示,这种新型纤维的加工完好率超过98%。为了验证实际效果,研究团队把这种纤维织造成衣并进行了多场景真人测试。在盛夏正午穿上这种调温马甲后,表面温度比普通聚酯纤维马甲低了8度。穿戴者反馈说,“后背那种被烈日炙烤的灼热感一扫而空,仿佛一直站在阴凉地里”。更让人放心的是,经过百余次循环融化凝固的极限疲劳测试后,纤维的储热能力依然保持稳定。这项技术不仅仅是制造出一种新型布料这么简单,还为下一代智能热管理材料开辟了新路径。从为消防员设计隔热防护服到帮助运动员在赛场上保持最佳状态,再到为建筑外墙披上一层能自主呼吸的节能皮肤——这项技术为高效、精准、自适应的热能管理提供了坚实基础。不仅如此,它对推动国家双碳目标实现以及提升人类在极端环境下的生存质量都具有深远价值。比如有一次3月15日的新闻报道里光明日报记者晋浩天就见证了这一突破过程。