應用相變材料的紡織纖維

應用相變材料的紡織纖維
相變材料（PCM－PaseChangeMaterial）是指隨溫度變化而改變形態并能提供潛熱的物質。相變材料可分為有機（Organic）和無機（Inorganic）相變材料。亦可分為水合（Hydrated）相變材料和蠟質(ParaffinWax)相變材料。我們常見的相變材料非水莫屬了當溫度低至0攝氏度時，水由液態變為固態（結冰）。當溫度高于0攝氏度時水由固態變為液態（溶解）。在結冰過程中吸入并儲存了大量的冷能量，而在溶解過程中吸收大量的熱能量。冰的數量（體積）越大，熔解過程需要的時間越長。這是相變材料的典型的一個例子。
在紡織領域，通過紡織品表面或者纖維內含有的相變材料可以達到調節溫度的功能。這類材料能夠根據外界環境的變化，在一定的溫度范圍內自由調節紡織品的溫度，比一般常規織物更具舒適性。目前上很多公司已經開始將這類材料用于新產品的開發中。
美國Outlast技術較早形成了商業化的相變材料服用纖維，該技術早由美國太空總署為登月計劃而研發的。目的是為宇航員制作登月服裝，包括手套、襪子、內衣等，后來發展到用于普通服裝，特別是戶外服裝，包括滑雪衫、褲、毛衣等。該技術于1988年開發成功，1994年首次用于商業用途，現已廣泛用于服裝和床上用品。Outlast纖維為腈綸纖維，能夠隨著外界的變化自動調整溫濕，其技術關鍵是采用微膠囊相變材料（PCM）,利用相變材料具有能以“潛熱”的形式吸收儲存，釋放大量的能量特點，并形成產品固定的溫度變化范圍（1°F-20°F），固液態能互相轉化。人體調節體溫的關鍵是皮膚，當穿著者受涼時，輸送血液的毛細血管通過皮膚的收縮和擴張，即血管收縮和舒張，以限制和增加血液流量，從而減少或增加熱量的流失。在Outlast纖維中的微膠囊熱敏相變材料為碳氫化蠟(Hydrocarbonwax)，可以根據環境溫度吸收和釋放熱量，對外界環境溫度的變化在皮膚上作出相應的反應，對溫度變化有緩沖作用，因此具有氣候調節功能，在身體和服裝等產品之間形成良好的小氣候。相變材料在纖維上結合的方式有兩種，一種是通過面料涂層，即將含有Outlast技術的微膠囊（pcms）涂于織物表面形成，一種是將微膠囊（pcms）植入腈綸纖維內，該纖維可進行紡紗織造。我國保定雄亞紡織集團開發生產的太空相變調溫纖維絨線就是應用Outlast纖維與進口高級洛科絨粘合而成的產品。
除了Outlast纖維，瑞士Scholler公司生產的ComfortTemp恒溫纖維及其產品采用相變材料(PCM)也具有同樣的虛熱保溫的功效。日本小松精煉公司也開發出AirTechnio溫度調節材料，它覆蓋一層含溫度調節功能的蛋白質粉末的薄膜，通過重復的吸熱、儲熱河放熱來適應外部環境的溫度變化。此外，著名的高科技材料公司Triangle在次海灣戰爭期間研究制成了一種含有相變材料膠囊的茄克，部分解決了甲板士兵由于海灣地區的高溫和陽光照射、艦船表面溫度可高達60°C以上而產生的迫切降溫的需要。該茄克可以在40°C的氣溫下保持服內舒適度達1-2個小時，又下延長了美軍作戰部隊在酷熱條件下的戰地執勤時間。
目前我國也已開展相變儲能材料的研究，天津工業大學研制的熔紡纖維中相變材料微膠囊含量達到了20wt%，經測試在38°C的氣溫下保持內部溫度低于30°C達2.5小時。目前已試用于我軍新型飛行服和通風服等。uroCXhY

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