蓄熱調(diào)溫紡織品的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

聞井會 朱芯婭

（遼東學(xué)院，遼寧丹東 118001）

蓄熱調(diào)溫紡織品是一種新型的高科技紡織品，它能通過相變物質(zhì)在紡織品表面或纖維中的固液可逆轉(zhuǎn)變吸收和釋放熱量。這類紡織品可以依據(jù)外界環(huán)境溫度的變化在特定的溫度空間內(nèi)自由調(diào)節(jié)紡織品內(nèi)部溫度，即當(dāng)外界環(huán)境溫度升高時，可以儲存能量，使紡織品內(nèi)部溫度升高相對較低；當(dāng)外界環(huán)境溫度下降時，可以釋放能量，所以紡織品內(nèi)部溫度下降相對比較少，制成服裝后比常規(guī)紡織品更具有適合性[1]。

一、簡述蓄熱調(diào)溫

1.蓄熱調(diào)溫材料

蓄熱材料是一種新型的蓄熱化工材料。在特定的溫度下，如在相變溫度，隨著熱量的吸收或散發(fā)，可以用來控制周圍環(huán)境的溫度，或用來儲存熱量。它儲存熱量，并在需要時釋放出來，從而提高能源利用效率。調(diào)節(jié)溫度，使其溫度達(dá)到適合溫度。

2.工作過程

蓄熱材料的工作過程包括兩個階段：一個是蓄熱階段，即高峰期的過剩電力、工業(yè)余熱或太陽能產(chǎn)生的余熱通過蓄熱材料進(jìn)行儲存；另一個是放熱階段，即在使用過程中通過釋出蓄熱材料中的能量進(jìn)行加熱、放熱等。儲能材料可以解決熱能在時間和空間上的不和諧不穩(wěn)定，獲得高效的能源利用和實現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)。

3.蓄熱調(diào)溫機(jī)理

物質(zhì)的“相”是指它的氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)。當(dāng)同一種化學(xué)物質(zhì)從一種狀態(tài)或結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N狀態(tài)或結(jié)構(gòu)時，這個過程稱為相變。在常溫常壓下，物質(zhì)以氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)三種狀態(tài)之一存在的時候，在特定條件下，相變材料發(fā)生相變，吸收或放出的能量稱為相變熱或相變潛熱。

二、相變材料在蓄熱調(diào)溫紡織品中的應(yīng)用

1.相變材料的介紹

相變材料（以下簡稱PCM）是指利用物質(zhì)的物理相變進(jìn)行能量儲存和釋放的一類化學(xué)物質(zhì)。在纖維中加入一定量的PCM可制備蓄熱調(diào)溫纖維，可以更好地得到蓄熱紡織品[4]。

相變指在一定條件下某些物質(zhì)自身溫度基本不變而相態(tài)發(fā)生變化的過程，常見的相變有固-液、液-汽、固-汽相變等。當(dāng)環(huán)境溫度升高或降低時，相變材料會相應(yīng)地改變物理狀態(tài)（固態(tài)、液態(tài)，汽態(tài)），從而可以儲存或釋放能量。相變材料發(fā)生相變時會吸收或放出的能量稱為相變熱，也叫做相變潛熱。相對于物質(zhì)溫度變化時的吸放熱量(顯熱)來講，相變熱要大得多。[5]

2.相變材料在蓄熱調(diào)溫紡織品中的應(yīng)用

研究表明，當(dāng)人體處于熱平衡時，感覺舒適的皮膚平均溫度在33.4攝氏度左右，身體任何部位的皮膚溫度與皮膚平均溫度的差在1.5～3.0攝氏度范圍內(nèi)，人體感覺不冷不熱，若溫度差超過4+4.5攝氏度范圍，人體將有冷暖感[6]，因此我們要用到相變纖維。

相變纖維對熱的反應(yīng)快，能較快地吸收和釋放熱量，根據(jù)環(huán)境溫度迅速調(diào)節(jié)人體的微環(huán)境溫度，從而使人體具有適當(dāng)?shù)捏w溫并感覺舒適[5]。對于人體來說沒有傷害，相變材料給人帶來的溫暖，能夠讓人融入溫馨的世界，即使是在寒冷的冬夜，也能夠讓人感受到愛的味道。在服裝上應(yīng)用時，相轉(zhuǎn)變溫度范圍應(yīng)和人體溫度變化范圍相似，以利于保持恒定的皮膚溫度。

三、蓄熱調(diào)溫紡織品的應(yīng)用方向和發(fā)展前景

自20世紀(jì)80年代以來，蓄熱調(diào)溫紡織品得到了發(fā)展。許多國家研究了這種纖維和織物，它們主要用于軍事、醫(yī)療衛(wèi)生、裝飾、服裝等領(lǐng)域。如法國的克里斯托皮亞、日本的三菱化工、澳大利亞的TEPA等公司生產(chǎn)水合鹽、石蠟和脂肪酸相變儲熱產(chǎn)品。在軍事領(lǐng)域，相變智能溫控紡織品可用于飛行保暖手套、軍用冷熱天氣作戰(zhàn)靴、軍用潛水服等。在醫(yī)療領(lǐng)域，蓄熱式溫控織物可用作醫(yī)用恒溫繃帶或外科服等，也可用于運(yùn)動服、休閑服、工作服、航天服、鞋帽等。Outlast是智能溫控紡織品的領(lǐng)先制造商之一，其生產(chǎn)的這種紡織品已用于背心、帽子、手套和戶外運(yùn)動裝。

四、蓄熱調(diào)溫紡織品的發(fā)展趨勢

自從蓄熱調(diào)溫紡織品出現(xiàn)后，有關(guān)蓄熱調(diào)溫紡織品的研究與應(yīng)用一直非常活躍，蓄熱調(diào)溫紡織品的品種不斷增加，性能不斷完善，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。今后在蓄熱調(diào)溫紡織品的制備方法上會出現(xiàn)多種方法的交聯(lián)，向著工藝簡單、耗能低、產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)良、對設(shè)備要求低、反應(yīng)條件容易控制的方向改進(jìn)，蓄熱調(diào)溫紡織品的開發(fā)將使其具有調(diào)溫功能和其他功能，賦予紡織品以其他功能和適合感。

五、結(jié)束語

在科技發(fā)達(dá)的時代，相信蓄熱調(diào)溫材料在紡織品上的應(yīng)用和發(fā)展能向一個更高的水平發(fā)展，蓄熱調(diào)溫材料應(yīng)用會更加廣泛，希望更多蓄熱調(diào)溫紡織品能夠應(yīng)用于大眾生活，給人類帶來不同的體驗，而蓄熱紡織品的研究，一定會給世界帶來更多的驚喜。