中国科学家研发出仿生光热纤维，可在数秒内升

新华社天津10月11日电（张建新 李雅婷）在-20摄氏度的严寒中，仅经过12秒的光照，衣物表面温度就能迅速升至40摄氏度。即使经过反复洗涤和摩擦，蓄热性能仍保持稳定。它还提供精确的温度控制，可用于热敷局部理疗。这些“智能加热”功能以前依赖于复杂的电子设备，将来只需使用纺织品即可轻松实现。近日，天津大学冯伟教授团队受盐碱地和盐雾地区植物“吸盐和分泌盐分”机制的启发，成功研制出一种集高效光热转换与优异机械性能于一体的分子太阳能热敏织物（MOST）。研究成果发表在材料科学期刊《Advanced Materials》上，为下一代磨损开辟新路径强大的热管理技术。过去，据报道，大多数组织普遍面临着具有良好光热性能和机械性能的问题。开发“高光热效率+可靠耐用”的热管理面料对于节约能源、减少排放、提高医疗舒适度具有重要意义。仿生光热织物工作原理示意图。受访者供图 研究团队受到盐碱植物“滨藜”的启发。这种耐盐植物能够通过膨胀、吸盐、收缩、分泌盐和结晶的动态循环来适应极端环境。 “溶剂介导的溶质运输迟缓控制结晶”的生物学机制为解决大多数材料和纺织品的界面适应问题提供了启示。研究人员使用由热塑性聚氨酯制成的中空气凝胶纤维s 基底并将其浸入特殊的偶氮苯/氯仿溶液中。纤维首先完全吸收溶液并膨胀。随后干燥时，偶氮苯分子从内部被挤出，在纤维表面形成一层致密、均匀的结晶“膜”，即偶氮苯的单晶层。这不仅在纤维内形成了更紧密的分子结构，而且赋予了纤维独特的光学和机械性能。实验表明，这种新型织物表现出卓越的热管理能力。 420nm蓝光照射下，70秒内升温至25.5℃。即使在阳光下模拟低至-20℃的温度，50秒内温度升至21.2℃。更不寻常的是，这种面料极其耐用。即使经过50次摩擦、500次拉伸弯曲以及72小时的连续洗涤，光热性能保持率仍保持在90%以上，成功彻底克服了传统MOST材料“易剥落”、“使用寿命短”的问题。此外，织物还可以通过调节光强来精确控制加热温度。可用于日常取暖，也可作为便携式理疗载体，为关节炎等疾病患者提供局部热敷。 “这项研究的核心是将自然生物体的适应机制转化为材料性能控制策略。”冯伟表示，这种仿生设计不仅为MOST面料的规模化制造提供了新方法，而且在热管理面料的性能上实现了突破。未来可广泛应用于智能服装、医疗器械、户外防护用品等领域，助力个人热管理从“依赖外部电源”向“高效利用太阳能电池”的转变和提升。能源”。