“空调衣服”引关注“相变”材料是关键

资料图

　　据报道，成都纺织高等专科学校教授郑光洪率队的四川省高校生态纺织品重点实验室，研发出一种“空调衣服”。这种衣服可通过吸收和释放热量，对其包裹下的人体皮肤温度进行微调控，最高调控范围可达3℃~5℃。

　　为进一步了解这款“空调衣服”背后的奥秘，记者专访了成都纺织高等专科学校教授郑光洪。

　　初衷：满足特殊需求

　　记者：您最初是基于什么理念或者想法开发此款“空调衣服”的？

　　郑光洪：这款“空调衣服”，实际上就是借助具有相变功能的材料制作成贴身穿着的服装，通过材料相变过程产生的“吸热”或“放热”，可微量调节人体表面环境温度的衣服，属于特种功能服装。由于经常接触军工系统，我们研发团队对特种功能材料的开发与应用有一些基础。20世纪90年代，日本开始开发借助紫外光能量能够自动净化狭小空间空气的材料，称为“光触媒”。我们的研究团队也开始研发这种材料，并且在2004年获得了国家专利。用这种材料做成窗帘等室内装饰材料，能够有效改善室内空气质量，尤其是较为狭小空间的空气环境质量。

　　简单说，目前这种“空调衣服”，由于采用的是以美国生产的“Outlast”品牌的纤维为主体，经过与其他纤维交织或混纺以提升整体服用的舒适效果，以便满足特殊环境下的特殊需要，故生产成本较高，只能满足国内高端市场的需求。目前，我们正在对调温材料进行新的改进，以期能够降低成本，扩大市场，满足普通消费者的需求，尽量将这种具有微量调控人体表面温度的服装定位成面向普通消费者，但还需要一段时间。

　　原理：“物态变化”

　　记者：能否简单介绍一下该款衣服调节温度的相关原理？

　　郑光洪：简单说，冰溶解成水，会吸热；水结成冰，会放热，这种物态之间的转换，就是“相变原理”，而“空调衣服”就是利用了这种具有相变原理的原材料制作成微胶囊后再以不同形式附着在纤维内，再将含有相变微胶囊的纤维与普通纤维交织或混纺并加工成服装。当身体表面温度升高或者降低，这种衣服中含有的相变材料因子通过吸热或者放热，从而对其包裹下的皮肤表面温度进行微量调节。当然，调节温度范围的大小跟服装所含相变材料的成分比例有密切关系，相变材料所占比例越大，所调控温度范围也就越大，但生产成本也越高。目前我们制作的这种服装，根据特殊需要其微量调节皮肤表面环境温度范围大约在3℃~5℃之间。

　　突破：重在“原料”

　　记者：“空调衣服”的研发经历了怎样的过程？能否举例说明这个过程中某个技术难点的攻克？

　　郑光洪： 对于这款服装， 我们是在美国“Outlast”公司研发的原材料基础上，经过纺织、印染、加工设计成服装的，属于产品开发。如果有一天能够采用新的调温材料代替“Outlast”纤维，真正做到降低调温材料的生产成本，才能满足市场需求。就此而言，开发具有自动调节温度的“调温纤维”或如前所述的由相变材料制作的“相变微胶囊”应该是开发“空调衣服”的技术难点。

　　目前，国内对可调温服装的制作有很多方法，主要技术突破都是在可调温纤维材料基础上对调温纤维的纺丝、成型工艺技术进行调整。有的是将可调温材料做成微胶囊，在纺丝时将这种胶囊镶嵌在其纤维的孔道里；有的是将含有调温胶囊的纤维按比例和其他材料混纺；也有的是以印染后整理的形式进行加工处理，将这种可调温材料附着织物表面。当然，每种方法都有优势和不足。

　　我们做出的这款“空调衣服”，主要是选择了美国“Outlast”公司研发的“调温纤维”，即将相变材料做成的微胶囊，在纺丝的时候加入到纺丝液里成为具有调温效果的“调温纤维”。服装调节温度的能力跟单位面积内织物含有“调温纤维”的比例有关系，如做一件含有百分之百“调温纤维”材料的服装，那么它对温度的调节能力可能会高，反之则低。

　　美国“Outlast”生产的这种可调温原材料价格很贵。考虑到成本和消费者可接受的市场价格，我们在可调温纤维与其他纤维混纺时要注意比例分配。此外，还要考虑其混纺后的持久性、对空气的敏锐度等，以及制作服装纤维的强力、结构、颜色、舒适度等。所以，如何综合考虑纤维自身特性、服装所需特性、人体舒适程度等综合因素进行纤维交织或混纺比例的选择与设计，也是这款服装研发的难点所在。

　　未来：更多规划和期待

　　记者：在国际和国内，“空调衣服”的成功研发处于什么水平？下一步这方面还有哪些规划？

　　郑光洪：我们这款服装运用的“相变材料”的开发，美国至少用了5到10年时间。我们只是从材料选择开始，在美国已有调温材料的基础上将其制作成服装面世，仅从技术上说，比初始原材料的研发要简单得多。

　　事实上，美国、日本在这方面的技术比较先进，我曾经在日本福井大学做过研究员，相比之下，我国在这方面尤其是功能纤维和功能材料开发方面还比较落后。如对“调温纤维”的调节效果和服用舒适感的评价与测定方面近乎空白，对于这种功能性材料的检验需要拿到其他国家去检验。其次是国内对功能材料的实际应用和产业化方面的理念也相对迟缓，相对于美国和日本还比较落后。

　　目前市场上可调温材料在规格和类型方面还存在很多缺陷，不能完全满足服装制作的需求，我们要在汲取美国原材料长处的基础上改进不足，力争在3~5年的时间里，开发出能够满足我们服装制作的原材料，从原材料入手真正做出有创意的东西。我们学校是一所具有70多年历史并以纺织、印染、服装为主的学校，正好可以利用其在纺纱、织布、印染、服装等设备和人才方面的优势进行功能材料和服装的开发。

　　当然，我们也希望国家在此种功能性纤维的检测方面尽快出台相应标准和评定措施。