Cnbeta 10月13日 15:45
仿生太阳能织物:兼具光热与力学性能
index_new5.html
../../../zaker_core/zaker_tpl_static/wap/tpl_guoji1.html

 

天津大学教授封伟团队受盐碱地植物启发,成功研发出一种新型分子太阳能热(MOST)织物。该织物不仅具有高效的光热转换能力,还能实现优异的力学性能,打破了传统织物在光热与力学性能上难以兼顾的困境。研究团队通过模仿植物的“吸盐-泌盐”机制,将中空气凝胶纤维与偶氮苯分子结合,形成具有特殊光学和力学性能的单晶层外衣。实验表明,该织物在蓝光照射下升温迅速,在低温环境下也能有效升温,并且耐用性极强,经过多次洗涤和形变后仍能保持大部分光热性能。这种新型织物有望在智能服装、医疗理疗和户外防护等领域实现广泛应用,推动个人热管理技术向利用太阳能的方向发展。

💡 **仿生设计与材料创新:** 研究团队从盐碱地植物“中亚滨藜”的“吸盐-泌盐”机制中获得灵感,成功将此生物机制应用于分子太阳能热(MOST)织物的研发。通过使用中空气凝胶纤维作为基材,并利用偶氮苯/氯仿溶液进行“腌渍”处理,使得纤维表面形成一层均匀致密的偶氮苯单晶层“外衣”。这种仿生策略不仅优化了纤维的分子结构,使其内部更紧密,更赋予了织物独特的光学和力学性能,实现了光热性能与力学性能的协同提升,打破了传统织物在此方面的局限。

🔥 **卓越的光热转换性能:** 新型MOST织物展现出高效的光热转换能力。在420nm蓝光照射下,织物可在70秒内升温25.5℃。即使在-20℃的低温模拟日光环境下,也能在50秒内升温21.2℃。这种优异的升温表现,使其能够有效地利用太阳能进行热管理,为个人保暖和局部热敷提供了可能。

💪 **出色的力学性能与耐用性:** 该织物不仅在光热性能上表现突出,其力学性能和耐用性也同样令人瞩目。经过50次摩擦、500次拉伸弯曲,甚至72小时连续洗涤后,织物的光热性能保留率仍超过90%。这成功克服了传统MOST材料易脱落、寿命短的缺点,保证了织物的长期稳定使用。

🌡️ **多功能应用前景:** 凭借其精准的释热控制能力,该织物能够根据光照强度调节温度,既可用于日常保暖,也可作为便携式理疗载体,为关节炎等患者提供局部热敷。未来,该技术有望广泛应用于智能服装、医疗理疗器械、户外防护装备等领域,推动个人热管理技术向高效利用太阳能的方向转型升级。

据央视新闻报道,近日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。该研究成果发表于材料学顶尖期刊《Advanced Materials》(《先进材料》),为下一代可穿戴热管理技术开辟了全新路径。

据介绍,研究团队从盐碱地植物“中亚滨藜”中汲取灵感。这种耐盐植物能通过“溶胀吸收盐分-去溶胀泌盐结晶”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,为解决 MOST 材料与织物的界面适配难题提供了灵感。

团队把由热塑性聚氨酯制成的中空气凝胶纤维作为基材,将其浸泡在特殊的偶氮苯/氯仿溶液中“腌渍”,纤维先充分吸收溶液而膨胀,随后在干燥时,偶氮苯分子会从内部被挤出,并在纤维表面形成一层均匀、致密的晶体“外衣”——偶氮苯单晶层。

这不仅让纤维内部的分子结构更紧密,也让它获得了独特的光学特性和力学性能。

这一仿生策略,让织物同时实现了光热性能与力学性能的协同提升,打破“二者不可兼得”的织物性能困局。

实验显示,这种新型织物表现出优异的热管理能力:在420nm蓝光照射下,70秒内升温25.5 ℃,即使在-20℃的低温模拟日光中,50秒也可升温21.2℃。

更难得的是,该织物具备极强的耐用性,经过50次摩擦、500次拉伸弯曲,甚至72小时连续洗涤后,光热性能保留率仍超90%,成功克服了传统MOST材料易脱落、寿命短的问题。

此外,该织物还能通过调节光照强度精准控制释热温度,既可用于日常保暖,也可作为便携理疗载体,为关节炎等患者提供局部热敷。

未来可广泛应用于智能服装、医疗理疗器械、户外防护装备等领域,推动个人热管理从“依赖外部供能”向“高效利用太阳能”转型升级。

Fish AI Reader

Fish AI Reader

AI辅助创作,多种专业模板,深度分析,高质量内容生成。从观点提取到深度思考,FishAI为您提供全方位的创作支持。新版本引入自定义参数,让您的创作更加个性化和精准。

FishAI

FishAI

鱼阅,AI 时代的下一个智能信息助手,助你摆脱信息焦虑

联系邮箱 441953276@qq.com

相关标签

分子太阳能热织物 仿生学 材料科学 光热转换 力学性能 天津大学 Advanced Materials Molecular Solar Thermal Fabric Biomimicry Materials Science Photothermal Conversion Mechanical Properties Tianjin University
相关文章