記者日前從天津大學獲悉,該校封偉教授團隊受鹽鹼地植物“吸鹽—泌鹽”機制 啟發,成功研發出一類新型分子太陽能熱(MOST)織物。該織物兼具高效光熱轉換與優異力學性能,無需依賴複雜電子設備,即可實現“智能保暖”功能。實驗表明,在-20℃的低溫模擬日光環境下,該織物能在50秒內迅速升溫21.2℃,為下一代可穿戴熱管理技術的發展開闢了新路徑。相關研究成果近日發表於材料學國際期刊《先進材料》。
據了解,目前報道的MOST織物往往面臨優異光熱性能與力學性能不可兼得的問題。研究團隊從鹽鹼地植物“中亞濱藜”中汲取靈感,把由熱塑性聚氨酯製成的中空氣凝膠纖維作為基材,將其浸泡在特殊的偶氮苯/氯倣溶液中“腌漬”,纖維先充分吸收溶液而膨脹,隨後在乾燥時,偶氮苯分子會從內部被擠出,並在纖維表面形成一層均勻、緻密的晶體“外衣”——偶氮苯單晶層。這不僅讓纖維內部的分子結構更緊密,也讓它獲得了獨特的光學特性和力學性能。這一倣生策略,讓織物同時實現了光熱性能與力學性能的協同提升,打破“二者不可兼得”的織物性能困局。
實驗顯示,這種新型織物表現出優異的熱管理能力:在420nm藍光照射下,70秒內升溫25.5℃。更難得的是,該織物具備極強的耐用性,經過50次摩擦、500次拉伸彎曲,甚至72小時連續洗滌後,光熱性能保留率仍超90%,成功克服了傳統MOST材料易脫落、壽命短的問題。此外,該織物還能通過調節光照強度精準控制釋熱溫度,既可用於日常保暖,也可作為便攜理療載體,為關節炎等患者提供局部熱敷。
“這項研究的核心,是將自然界生物的自適應機制轉化為材料的性能調控策略。”封偉&&,這一倣生設計不僅為MOST織物的大規模製備提供了新方法,更實現了熱管理織物的性能突破,未來可廣泛應用於智能服裝、醫療理療器械、戶外防護裝備等領域,推動個人熱管理從“依賴外部供能”向“高效利用太陽能”轉型升級。