开栏语：智能纺织品市场正逐渐成为全球经济增长的新引擎，市场调研公司ReportLinker预测，全球智能纺织品市场预计将从2021年的25.2亿美元增长到2026年的93亿美元，复合年增长率为28.7%。未来十年内，在物联网时代，智能纺织品很可能会与人工智能、人机界面和云技术一起改变人类生活。本刊特设智能纺织品新进展专栏，以期通过全面的介绍，让读者对智能纺织品有更深入的了解。

能实现人体热管理的智能材料及纺织品已成为智能纺织品领域研究的热点，目前热管理智能纺织品主要包括保温纺织品、凉爽纺织品和自动控温纺织品3种类型。

保温纺织品

保温纺织品主要是采用阳光蓄热纤维或远红外纤维来实现其功能。太阳能蓄热纤维是将吸收的太阳光中的可见光和近红外线以热的形式辐射到人体，达到保温的效果；远红外纤维则是将人体发出的热量转换成一定波长范围的远红外射线，重新辐射到人体，加速血液循环，减少热量散失，以达到保温效果。斯坦福大学崔屹等采用一种由金属纳米线嵌入的织物，形成一个导电网络，不仅可以反射人体红外辐射，具有高度的隔热性，而且还允许利用焦耳加热来补充被动隔热。该团队基于织物外表面的红外辐射率对衣物的保温性能有重要影响，而织物内表面的红外辐射率对保温性能几乎没有影响，又开发了一种具有定制红外（IR）特性的纳米光子结构织物，该织物使用纳米多孔金属化聚乙烯进行被动人体加热，在织物外表面上具有最小的IR发射率（10.1%），可以有效地抑制散热损失，与普通纺织品相比，其可将环境温度设定值降低7.1 ℃，大大优于其他辐射加热纺织品。也有研究受北极熊毛的启发开发了隔热织物，如浙江大学的柏浩等使用“冷冻纺丝”技术实现了具有对齐多孔结构的纤维的连续和大规模制造，用以模仿北极熊的毛发，防止热量损失和提高房屋保温能源消耗效率（图 1）。

图片来源：Advanced Materials，volume 30，issue 14《A Thermally Insulating Textile Inspired by Polar Bear Hair》封面。

图 1 高效隔热保温织物

凉爽纺织品

凉爽纺织品主要包括紫外线和热屏蔽织物、降温织物和散热织物。紫外线和热屏蔽织物是在纺丝液中加入精细陶瓷粉，并均匀混合，陶瓷粉可以反射聚合物溶液中的紫外线，由其纺成的纤维对可见光和近红外的吸收率低，可使人体感到凉爽。该类织物的温度比普通棉织物低2～4 ℃。降温织物通常是在聚酯纤维中加入金属氧化物，通过金属氧化物不仅减弱紫外线和光线引起的衣物褪色，还能使衣物内部温度降低5～10 ℃。散热织物通常是在纤维中涂覆金属粉末涂层，使人体散发的热量可以通过Fe、Cu、Al、Zn等导热性高的金属粉末迅速散发到外界。如有研究学者开发了一种纳米聚乙烯（nanoPE）材料，由于其孔径分布为50～1000 nm，故人体辐射中的中红外线可以通过，而可见光无法通过。加州大学圣地亚哥分校陈仁坤、徐升等采用柔性热电装置（TED）（图 2）实现个性化温度调节，可以提供超过10 ℃的冷却效果，并具有高性能系数(COP＞1.5)，但服用性能还有待提高。

图片来源：Wearable cooling and heating patch could serve as personal thermostat and save energy，UCSD，https://jacobsschool.ucsd.edu/news/release/2788?id=2788。

图 2 柔性TED

自动调温纺织品

自动调温纺织品可实现双向调节温度，可根据环境温度的升降来吸收和释放热能，一般采用相变技术与光纤制造技术的结合。采用相变技术的自动调温纺织品含有一种随外界温度变化相的物质，基本原理是使利用材料相变的吸热和放热保持体表温度稳定。在固液相变中，材料利用接触介质产生热量；在液相到固相转变过程中，热量被传递给接触的介质。近年来，崔屹教授团队应用红外辐射原理开发并商业化了在同一种纺织材料中实现保温和降温两种相反功能的双模式织物，该织物由嵌入红外透明纳米多孔聚乙烯层内的双层发射器组成。发射率和nanoPE厚度的不对称特性可以产生两种不同的传热系数，并在低发射率层朝外时实现加热，当高发射率层朝外时实现冷却。即正面穿时，可以最大限度减少人体对外的热辐射，实现体表保温；反面穿，最大限度增加人体对外辐射，帮助人体散热，实现正穿保暖，反穿降温的效果。

智能热管理纺织品目前被广泛应用于民用服装（如降温背心（图3、图4）、运动服、滑雪服等）、专业服装（如太空服、消防服、潜水服等）、医疗领域（如保护伤口的恒温绷带）及汽车制造领域（如座椅和车顶等）。

图3 相变降温背心

图4 热电降温背心

（文章内容节选自《2024世界纺织行业趋势展望》中《智能纺织品新进展》一文，作者为孟粉叶、胡吉永、张勇，图3、图4来源于文章，图1与图2为本刊公众号添加，文章来源见图下注）