實現服裝“冬暖夏涼”,調溫紡織品的奧秘在哪？

這些年，氣候的異常現象越來越頻繁，就像前不久，很多地方都熱得幾乎要觸發高溫預警，然而一夜之后多地又下起了罕見的桃花雪，這種氣溫的劇烈波動已經遠遠超出人體適應的能力，所以對溫度調節類產品的需求就有很大的市場，這兩天正在上海國家會展中心舉辦的2023中國國際紡織品展覽會上，就出現了很多標稱具有溫度調節功能的紡織品，以往關于溫度調節這一紡織品功能性的宣傳從來沒有像這次這樣普及，看來紡織業也是看到了氣候變化帶來的商機。

關于紡織品的溫度調節功能，在以往更多集中在保溫這一性能上，但保溫產品只適用于冬季的服裝，對于夏天來講如何降溫才是產品最大的賣點，隨著涼感紡織品標準的制訂，這次展覽中關于涼感功能性宣傳的企業也越來越多，另一個關于紡織品調溫功能性的宣傳來自自動溫度調節，它可以隨著外界溫度的變化自動調節溫度，使人體始終處在一個適宜的溫度區域。

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調溫紡織品的奧秘

調溫紡織品的奧秘在于所包含的材料是能夠感知環境溫度變化的相變材料。相變物質通過發生狀態改變（固態、液態或氣態），可以存儲或釋放大量能量，以維持基體溫度恒定。

當外界環境溫度升高時，纖維中包含的相變材料發生相變，從固態變為液態，吸收熱量儲存于纖維內部；當外界環境溫度降低時，相變材料從液態變為固態，釋放出儲存的熱量，保持體表溫度，使人體處于一種舒適的狀態。

相變材料的存儲方法：相變材料能夠存儲或釋放能量，但在發生形態轉變時易發生泄漏，限制了相變材料的應用。通過對相變材料進行封裝，可以有效防止泄漏問題，目前可用的方法包括多孔材料吸附法和微膠囊法兩種。

多孔材料吸附法：由于表面張力和毛細效應的存在，相變材料可以吸附在多孔材料中實現穩定。常用的多孔材料有黏土礦物、多孔碳材料、金屬泡沫，此方法不僅可以防止相變材料的泄漏，還可提高相變復合材料的導熱性能。這種潛熱儲熱技術在太陽能應用、建筑節能等領域得到了廣泛關注，但在紡織方面的應用較少。

微膠囊法：微膠囊可以理解為是用一種物質包裹住另一種物質，包在內部的物質稱為芯材，而用來包裹的物質稱為壁材。微膠囊化增加了相變材料的比表面積，方便了熱量的傳遞，從而間接提高了導熱率，相變材料存儲于膠囊內部，解決了形態變化導致的泄漏問題，也使微膠囊具有很好的穩定性。

常用的制備方法：

相變調溫紡織品的制備方法有很多，其原理是將相變材料以合理的方式與纖維織物進行結合，從而實現調溫效果。常見的相變調溫紡織品的加工方法有中空纖維填充法、紡絲法、后整理法等。

后整理法：通過整理或涂層的方式，將相變材料施加在織物上，從而使紡織品擁有智能調溫的功能。整理法采用浸—軋—烘—皂洗工藝得到相變材料的織物，浸漬液中含相變材料或相變材料微膠囊、交聯劑、催化劑等。涂層法通過涂層加工手段，利用膠黏劑將相變材料粘接在紡織品上。

中空纖維填充法：是在織造前，利用特殊方法將中空部門密封，將相變材料微膠囊填充到中空纖維的中空部分，利用相變材料而產生可逆蓄熱和放熱性能，然后用樹脂將纖維進行包覆，防止相變膠囊外泄從而達到持久調溫效果。

紡絲法：是將相變材料微膠囊直接分散在紡絲熔體或溶液內進行紡絲，或將含有相變材料微膠囊的紡絲組分作為島或芯組分，聚酯、丙綸等作為皮組分制備耐久效果好的相變纖維。

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相變調溫紡織品有規范了

2022年12月13日，廣東省標準化協會發布團體標準《相變調溫纖維及紡織品》，對相變調溫纖維及紡織品的術語和定義、分類和標記、技術要求、試驗方法、檢驗規則、包裝、運輸和貯存分別做出規定。

行內人士認為，該團標來得及時，對具有相變調溫功能的新一代纖維及紡織品的開發和發展具有一定的促進作用。

據介紹，所謂相變調溫，是指有些物質在從固態、液態、氣態中的一種相態轉變為另一種相態時發生吸收或釋放熱量從而調節溫度的現象。

例如，有些纖維經過工藝制備處理成為相變調溫纖維，用這種纖維制成功能性紡織品，便具有相變調溫功能——環境溫度在一定范圍內升高時，封裝在纖維里的相變材料便從固態轉化為液態（稱為熔融），其過程吸收大量熱能；反之，相變材料從液態轉變為結晶或半結晶固態（稱為結晶）過程則釋放熱能。

而在這過程中紡織品本身溫度基本不變。這一吸收一釋放，調節“衣內微環境氣候”保持在人體舒適狀態，使體感實現冬暖夏涼。

相變調溫紡織品因之被稱為“貼身空調器”。相變調溫纖維及紡織品崛起成為深受歡迎的新一代高新技術紡織服裝產品。

資料顯示，相變調溫纖維及紡織品來源于美國的發明。上世紀80年代美國太空總署為了保護宇航員及珍貴設備免受太空急劇溫度變化影響而要求研究開發這一功能性產品，成功后擴大應用于普通服裝、防護性服裝如消防服、野戰服、冷庫工作服、潛水服、飛行服及室內裝飾、床上用品、鞋襪、醫療用品等各類產品領域，展現了廣闊的市場前景。相變調溫纖維及紡織品被美國人選為“改變21世紀人類生活的21項革新之一”。

我國于上世紀90年代開始相變調溫纖維的研究開發，近年來取得了突破性進展，已有一批科研機構、院校和企業掌握了相關技術，一批企業開始批量生產，產品逐漸進入市場，呈現著良好的發展勢頭。但與技術開發和應用相比，相應的標準化工作卻相對滯后。

相變調溫纖維及紡織品至今未有專門的國家標準和行業標準，開發和生產應用企業各自制定的企業標準技術指標不統一，參差不齊，各行其是，消費者難以判定優劣。

行內形成共識，制定相應的統一的標準供大家共同遵守執行已成該產業發展的當務之急。

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展覽會上的溫度調節紡織品

1、揮發性涼感纖維

代表性產品就是薄荷纖維。薄荷我們都熟悉，具有很強的揮發性，夏天在皮膚上涂抹一點會感覺很涼爽，這是因為薄荷的揮發性帶走了皮膚上的熱量。借鑒于薄荷的這一特點，很多企業在紡絲液中添加具有薄荷這樣揮發性的物質，從而達到接觸涼感的目的。對這類涼感產品的性能我還是具有一些疑問的，因為我們知道薄荷涂抹在皮膚上很快就揮發完了，所以功能的持久性值得商榷，再有就是薄荷提取物加入到紡絲液中后是否還能保持足夠的揮發性。

2、超導熱涼感紡織品

代表性產品就是玉石纖維。一些物質由于具有很好的導熱性能，當與我們的皮膚接觸時會很快傳導走皮膚上的熱量，讓人感到很涼快，我們夏天使用的涼席就是靠良好的導熱性能讓人感到涼爽的，一些礦物質也具有同樣的導熱功能，所以很多企業就把這些礦物質制成納米級的顆粒加入到紡絲液中，從而賦予纖維也具有超高的導熱性能。這類纖維似乎是目前涼感紡織品的研發重點，只不過各家企業添加的礦物質的種類不一樣，對這類涼感纖維需要考察的是礦物質的儲熱能力，如果物質本身的儲熱能力很高，那么長時間穿著這樣的產品不但不會感到涼爽，還會因為儲熱而變得發燙。就像鐵塊，在夏天如果摸一下陰涼處的鐵塊會感到涼爽，但是如果鐵塊在太陽下曝曬后就會很燙，對這類涼感紡織品中添加的礦物質既要具有良好的導熱性能，還要具有比較低比熱容。

3、相變調溫紡織品

這類產品具有雙向調節溫度的功能，它是利用物質在不同“相”之間變化產生的吸熱或放熱反應來達到自動調節溫度的功能，當人體感到熱時，相變物質從固態轉變成液態，吸收人體發出的熱量而使溫度降低；當人體感覺到冷時，相變物質從液態轉變成固態，釋放出儲存的能量而使溫度升高。對這類產品需要考慮的就是相變材料在相變過程中能夠儲存的能量，儲能越多自動調溫的效果就越好，所以它跟超導熱涼感紡織品需要物質具有低的比熱容相反，相變調溫紡織品中相變材料的比熱容越高越好。

4、仿松球效應智能傳熱導濕紡織品

這個是我在這次展覽會南通大學的展位上第一次發現這樣的功能性，它是模擬松球鱗片在雨天遇水會收縮，而干燥后又會自然張開這之一特性，通過特殊的處理，使得面料在高濕氣的環境中自動彎曲張開，這樣可以使人體產生的熱氣快速透出，從而達到降溫透濕的目的；而當溫度降低、濕度下降后又會自動閉合，恢復到原始的平整狀態，從而避免人體熱量過度流失。因為以前沒見過這樣的功能性產品，所以對具體的效果不清楚，不過我的疑問是這樣的產品似乎只適合運動中出熱出汗的狀態，如果在高濕度但低溫度的環境中怎么辦？因為我們所處的環境并不是只有高溫才會高濕，同樣存在低溫但高濕的狀況。

5、暖姜纖維

這個是在青島纖維的展位上發現的一個保暖纖維，據說是把從生姜中提取的物質加入到紡絲液中，可以具有發熱保暖的功能。生姜我們都知道，吃了以后會發熱出汗，但把它加入到纖維中是否還能發熱就不清楚了，看了一下纖維的說明，他們宣傳的發熱指標是吸濕發熱，這個就不太好說了，因為吸濕發熱的原理其實就是把動態的水汽液化成液態的水后，通過水分子相態的變化來放出熱量，從而達到保暖的目的，原則上吸濕性好的纖維都具有吸濕發熱的功效，而且這個發熱的功效跟人體新陳代謝的功能有關，新陳代謝快的人，發出的水汽多，那么感覺到紡織品發熱的功能就明顯，而如果一個人的新陳代謝比較慢，沒什么水汽生成沒那么他可能就感覺不到紡織品的發熱。

6、蓄熱升溫纖維

這類纖維是把儲熱性能好的礦物質加入到紡絲液中，在平常活動中纖維中的礦物質會把從外界自然光或人體輻射出的熱量儲存起來，當溫度降低時，這些儲存在纖維中的能量會以遠紅外的形式輻射到人體上，從而達到保暖的目的。這類纖維其實就是以前宣傳的遠紅外保暖性能，需要考慮的是物質的比熱容要大，這樣才能儲存足夠的能量；還有就是外界能夠給與的能量，如果外界沒能量給與那么它就不具有能量儲存，也就沒法保暖；最后就是這些物質還必須具有優良的遠紅外能量力，否則儲存的能量也不能傳導給人體，當然也就不可能保暖。

看了以上各種具有溫度調節功能的紡織品，我們應該可以感覺到，現階段還沒有比較完美的產品，各種纖維都必須在合適的條件下才能發揮我們想要的溫度調節功能，對溫度調節的范圍、溫度調節的保持時間都不能達到我們理想的要求，所以還是不要抱有太大的希望，這能是特殊環境中的一些應急使用。