IT之家 10月13日 15:01
仿生织物实现智能温控,太阳能供暖新突破
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天津大学封伟教授团队受盐碱地植物“吸盐-泌盐”机制启发,成功研发出一种新型分子太阳能热(MOST)织物。该织物不仅拥有高效的光热转换能力,还能实现优异的力学性能和智能温控。在寒冷环境下,仅需短时间光照即可快速升温,并能耐受反复洗涤摩擦,保持稳定的储热性能。通过仿生“吸收-泌晶”策略,该织物解决了传统MOST材料的脱落和寿命短的问题,为下一代可穿戴热管理技术提供了全新的解决方案,在智能保暖、医疗理疗和户外防护等领域展现出广阔的应用前景。

☀️ **仿生设计,突破性能瓶颈**:研究团队从耐盐植物中亚滨藜的“吸盐-泌盐”机制中获得灵感,模拟其“溶剂介导-溶质输运-可控结晶”的生物机制,成功将热塑性聚氨酯(TPU)基材制备成多孔中空气凝胶纤维(HAFs)。通过仿生“吸收-泌晶”策略,实现了偶氮苯分子作为动态交联点,在纤维表面形成均匀单晶层,从而在提升光热性能的同时,也保证了优异的力学性能,打破了光热效率与力学性能相互制约的行业瓶颈。

🌡️ **高效光热转换与智能温控**:该MOST织物(SPMFS)展现出卓越的个人热管理能力。在蓝光照射下,短时间内即可显著升温,即使在零下20摄氏度的环境中,模拟日光照射也能实现快速的温度跃升。更重要的是,织物能够通过调控光照强度精准控制释热温度,满足日常保暖需求,并可作为便携式理疗载体,为关节炎症等提供局部热敷,实现智能化的温度调节。

💪 **优异的耐用性与长效性**:与传统MOST材料易脱落、寿命短的痛点不同,该仿生织物在经过多次摩擦、循环拉伸弯曲以及长时间连续洗涤后,光热性能保留率依然超过90%。这种出色的耐用性和稳定性,确保了织物能够长期稳定地发挥其智能温控和储热功能,为实际应用提供了坚实保障。

💡 **广阔的应用前景**:该研究不仅提供了一种仿生策略用于MOST织物的规模化制备,更预示着其在多个领域的巨大潜力。无论是作为新一代智能保暖服装的核心材料,还是应用于医疗理疗器械提供便携式热疗,亦或是作为户外防护装备提升极端环境下的舒适度和安全性,这种高效利用太阳能的个人热管理技术,有望推动相关产业的升级换代。

IT之家 10 月 13 日消息,据天津大学新闻网消息,天津大学封伟教授团队受盐碱地植物“吸盐-泌盐”机制启发,研发出一种兼具高效光热转换与优异力学性能的分子太阳能热(MOST)织物。该成果 10 月 6 日发表于材料领域顶刊《Advanced Materials》,为下一代可穿戴热管理技术提供了全新解决方案。

-20 ℃寒冬只需光照 12 秒就能快速升温至 40 ℃,反复洗涤摩擦仍保持稳定储热性能,甚至能精准调控温度实现局部理疗…… 这些曾需依赖复杂电子设备的“智能保暖场景”,如今靠一块织物就能实现。

封伟教授团队将目光投向盐碱地的中亚滨藜:这种耐盐植物能通过“溶胀吸收盐分-去溶胀结晶泌盐”的动态循环适应极端环境,其“溶剂介导-溶质输运-可控结晶”的生物机制,恰好为解决 MOST 分子与织物的界面难题提供了灵感。团队以热塑性聚氨酯(TPU)为基材,通过同轴湿法纺丝制备出多孔中空气凝胶纤维(HAFs),再模拟中亚滨藜的“吸收-泌晶”过程,实现了以偶氮苯分子为动态交联点的 TPU 链重组,以及偶氮苯在纤维表面“泌出”并形成均匀单晶层 —— 这种“仿生吸收-泌晶”策略,让织物同时实现了力学与光热性能的协同提升。

研究显示,这种 MOST 织物(SPMFS)展现出亮眼的“个人热管理”能力:在 420nm 蓝光(40mW / cm²)照射下,70 秒内就能升温 25.5℃,即便在 – 20 ℃的低温环境中,模拟日光照射 50 秒即可实现 21.2 ℃的温度跃升。更难得的是,它还具备出色的耐用性 —— 经过 50 次摩擦、500 次循环拉伸、弯曲,甚至 72 小时连续洗涤后,光热性能保留率仍超 90%,解决了传统 MOST 材料易脱落、寿命短的痛点。此外,织物还能通过调控光照强度精准控制释热温度,既能满足日常保暖需求,又可作为便携理疗载体,为关节炎症等提供局部热敷。

“这项研究的核心,是将生物的自适应机制转化为材料的性能调控策略。”封伟教授表示,该仿生策略不仅为 MOST 织物的规模化制备提供了通用方法,更打破了“光热效率高则力学性能差”的行业瓶颈,未来在智能保暖服装、医疗理疗器械、户外防护装备等领域具有广阔应用前景,有望推动个人热管理技术从“依赖能源输入”向“高效利用太阳能”升级。

IT之家附论文链接:

https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202514043

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