凛冬已至,气温骤降,大家纷纷购置更厚实保暖的冬装。而“采用航天级材料——气凝胶制造”的宣传语越来越多地出现在一些冬季防寒保暖类服装上,并且声称具有超级保暖性能,售价也不算便宜。
那么气凝胶到底是一种什么材料呢?气凝胶服装是否真有防寒保暖奇效呢?
这事儿要先从气凝胶到底是什么说起。
气凝胶是个啥?
气凝胶,是一类包络大量封闭微孔的三维网络结构材料,可由无机材料或者聚合物大分子通过溶胶—凝胶转变工艺,再经过特种干燥过程制成。
根据这个定义,大家可以知道气凝胶这个概念其实指的是一种固体结构(而不是某种化学物质),这个结构的特殊之处就在于其孔隙率很高,孔隙率高达80.0%~99.8%,孔径范围在1~100纳米之间。
气凝胶结构的封闭微孔中存在着分散静止的空气,这就决定了具有气凝胶结构的物质具有低密度、低导热率的性能特点。气凝胶材料一般有无机气凝胶和有机气凝胶,无机气凝胶有二氧化硅气凝胶、二氧化钛气凝胶等,有机气凝胶有聚酰亚胺气凝胶、聚氨酯气凝胶等。
气凝胶材料的高隔热性能使其在航空航天、电子通信、阻燃隔热等领域的应用非常广泛。例如在航空航天领域,气凝胶材料用于飞行器的隔热罩、减速器的柔性热保护系统、空间推进系统的冷冻管隔热层、航天服等场景,所以从这个角度来看,气凝胶确实是名副其实的“航天级材料”。
气凝胶怎么做衣服?
那么,既然气凝胶的隔热性能这么好,这种材料是否可以应用在我们日常的人体保暖防寒场景呢?纺织科学确实在做这方面的研究,我们可以看一下目前的研究结果。
咱们平时穿衣服,少不得要抻拉揉拽的,这对常见纺织面料来说小菜一碟。但目前气凝胶结构材料本身的力学性能很差,极易破碎和粉化,缺乏柔韧性和悬垂性,不太适合直接使用在日常纺织品和服装上。
纺织科学家也想了很多办法来改善这种情况,期望能将气凝胶使用在纺织品和服装上来提高防寒保暖性能。
例如,利用黏合剂或纺织材料自身对气凝胶的黏着作用,将气凝胶粉末黏附于纺织材料表面;将含有气凝胶的涂层整理剂均匀涂覆在织物表面;直接采用制备气凝胶的溶液通过特定的加工工艺来制备气凝胶纤维;将气凝胶微粒加入纺丝溶液中来生产含气凝胶的化学纤维。
听起来好像气凝胶在服装上应用有点希望了,但具体实操的时候,依然会面临很多问题。
现在的“气凝胶服装”靠谱吗?
为了将气凝胶材料用于服装,人们做了很多尝试,但遗憾的是目前这些技术和工艺仍旧存在一些问题。
例如,气凝胶纤维的制造过程很慢,力学性能又比较差,难以承受在后期的纺纱、织造过程中所需的张力。而表面黏着技术或者气凝胶涂层技术,虽然能使处理过的面料在隔热保暖性能方面有所提高,但是很容易出现面料不透气不透湿的问题,而且还有气凝胶颗粒剥落的情况。
可能有的朋友会疑惑了,前面不都说了航天服中使用了气凝胶材料吗?怎么就不能做衣服了?其实,用在航天服里的气凝胶材料,是一种强度很高、拥有较好柔软性的聚酰亚胺气凝胶,这种材料目前只用于一些特殊领域例如航天服和防护服装中。
虽然也叫“服装”,但航天服和防护服装属于一类特种个人装备系统,而不是简简单单的一件衣服,气凝胶材料作为保温隔热材料,只是该系统的一部分,还需要配备其他材料和设备来实现人体与外界环境之间的湿热平衡,是完全不同于日常服装的一个系统。
总而言之,在目前技术条件下,气凝胶材料在日常服装的防寒保温上的使用依然有相当大的局限性,工业化大规模生产并实现商业化的情况也极少。建议消费者留意查看相关产品使用气凝胶的材料和真实效果,不要盲目下单。
作者:宋立丹,中国纺织建设规划院
审核:张杰,中国纺织建设规划院总工程师
原标题:每日辟谣|薄薄一层比羽绒还保暖?气凝胶抗寒服靠谱吗?