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(tài)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(tài)變?yōu)楣虘B(tài)（結冰）。當溫度高于0攝氏度時水由固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)（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(jié)溫度的功能。這類材料能夠根據外界環(huán)境的變化，在一定的溫度范圍內自由調節(jié)紡織品的溫度，比一般常規(guī)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(fā)中。
美國Outlast技術較早形成了商業(yè)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(fā)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(fā)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(fā)成功，1994年首次用于商業(yè)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(tài)能互相轉化。人體調節(jié)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(huán)境溫度吸收和釋放熱量，對外界環(huán)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(jié)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(fā)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(fā)出AirTechnio溫度調節(jié)材料，它覆蓋一層含溫度調節(jié)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(huán)境的溫度變化。此外，著名的高科技材料公司Triangle在次海灣戰(zhàn)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(qū)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(zhàn)部隊在酷熱條件下的戰(zhàn)地執(zhí)勤時間。
目前我國也已開展相變儲能材料的研究，天津工業(yè)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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