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新型MOST织物问世 仿生设计实现高效光热转换与持久耐用
来源:新华网 百度 图 | 作者:亚洲经济报 | 发布时间 :2025-10-12 | 31 次浏览: | 分享到:
在零下20℃的极寒环境下,仅需12秒光照,新型织物表面温度即可飙升至40℃;即使历经反复洗涤、摩擦与拉伸,仍能保持稳定的光热性能;更可通过光照强度精准调控温度,为关节炎患者提供便携式局部热敷……这些曾依赖复杂电子设备的智能保暖功能,如今或将通过一块织物轻松实现。


天津大学封伟教授团队从盐碱地植物“中亚滨藜”的耐盐机制中汲取灵感,成功研发出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。相关成果发表于国际材料学权威期刊《先进材料》(Advanced Materials),为下一代可穿戴热管理技术开辟了全新路径。


突破性能瓶颈:从“不可兼得”到“双优合一”

传统MOST织物长期面临光热性能与力学性能难以兼顾的难题:要么光热效率高但易磨损,要么耐用性强却升温缓慢。研究团队指出,开发“高效光热+可靠耐用”的复合型织物,对推动节能减排、提升医疗理疗便捷性具有战略意义。


中亚滨藜的生存智慧为破解这一难题提供了关键线索。这种植物通过“溶胀吸盐-去溶胀泌盐”的动态循环,在盐碱地中实现盐分的高效排出与结构稳定。其“溶剂介导-溶质输运-可控结晶”的生物机制,启发了团队对MOST材料与织物界面适配的全新设计思路。


仿生光热织物工作原理示意图


仿生制造:晶体“外衣”赋予织物双重特性


研究团队以热塑性聚氨酯中空气凝胶纤维为基材,通过“溶液浸渍-干燥结晶”工艺,在纤维表面构建了一层均匀致密的偶氮苯单晶层。具体而言,纤维先充分吸收偶氮苯/氯仿溶液并膨胀,干燥过程中偶氮苯分子被挤出,在表面形成晶体结构。这一过程不仅使纤维内部结构更紧密,还赋予其独特的光学响应与力学强度。


实验数据显示,新型织物在420nm蓝光照射下,70秒内升温达25.5℃;在-20℃低温模拟日光中,50秒升温21.2℃,光热响应速度远超传统材料。更关键的是,其耐用性实现质的飞跃:经50次摩擦、500次拉伸弯曲及72小时连续洗涤后,光热性能保留率仍超90%,彻底克服了传统MOST材料易脱落、寿命短的缺陷。


仿生光热织物工作原理示意图


多场景应用:从日常保暖到医疗理疗

该织物可通过调节光照强度精准控制释热温度(范围覆盖人体舒适区及理疗需求),既可作为智能服装的核心材料,实现太阳能驱动的日常保暖,也可定制为便携式热敷贴,为关节炎、肌肉劳损等患者提供无源理疗方案。


这项研究的核心,是将生物自适应机制转化为材料性能调控策略。封伟教授表示,仿生设计不仅为MOST织物的大规模制备提供了新方法,更推动了热管理织物的性能突破。未来,该技术有望广泛应用于智能服装、医疗设备、户外装备等领域,助力个人热管理从“外部供能依赖”向“太阳能高效利用”转型,为低碳生活与健康护理提供创新解决方案。