在寒冷的冬季,拥有一件超轻保暖的服装绝对是令人感到幸福的事情。就在最近,有些目光敏锐的商家开始推出“气凝胶抗寒服”,这种带有黑科技色彩的服装,真的能帮人们抵御寒冬吗?
从商家宣传来看,气凝胶抗寒服具有比羽绒服更加轻薄保暖的功效,产品有诸如气凝胶防寒服、保暖内衣、抗寒卫裤等等。
那么,这种气凝胶到底是什么材料?气凝胶服装是否真有防寒保暖的奇效呢?
什么是气凝胶?
气凝胶,是世界上目前已知密度最小的纳米级多孔结构固体材料,密度仅为3.55千克每立方米,由于其内部绝大部分成分为气体,看上去呈现出云雾状,因此,气凝胶又被称为“固态的烟”。
1932年,美国化学家Samuel Stephens Kistler首次利用超临界流体干燥技术制备出气凝胶,它创下十余项吉尼斯纪录,在热学、光学、电学、力学、声学等领域显现出许多奇特的性能,被称为“改变世界的神奇材料”。
简单来说,当用超临界干燥技术,将液体成分干燥掉,眼前出现的将是一个充填空气的空间网络结构,这个结构形态这就是气凝胶。
据悉,气凝胶是目前已知导热系数最低、密度最低的固体材料,其在航空航天、电子通讯、阻燃隔热等领域的应用非常广泛。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。
“气凝胶服装”靠谱吗
事实上,科学家们想了很多办法,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,比如说利用粘合剂加气凝胶的粉末,或者在纺织材料的表面加上有气凝胶的涂层等等。听起来好像可以应用到服装材料中,但是在实际操作的时候还是会面临很多的问题。
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。而表面粘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。
而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。气凝胶材料作为保温隔热材料,只是该系统的一部分。
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。
从北极熊身上得到启示
受极地居民北极熊的“大厚毛衣”启发,浙江大学教授柏浩和副教授高微微悟出了一种新策略。他们通过模仿北极熊毛的“核-壳”结构,制备出一种封装了气凝胶的超保暖人造纤维。相关论文12月22日发表于《科学》。