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仿生保暖隔热材料:从“借鉴”到“原创”的突破
时间:2025-12-05 23:39:29    来源:中国纺织科技  

2025年度中国纺织工业联合会科学技术奖近日揭晓。由东华大学、吉祥三宝高科新材料有限公司等单位共同研发的“仿生保暖隔热材料产业化关键技术及其应用”项目(以下简称项目),荣获中国纺织工业联合会科技进步一等奖。

项目所属的东华大学俞建勇院士团队与吉祥三宝高科新材料有限公司在保暖隔热材料及相关领域已经开展了十余年的产学研合作,共同参与并完成国家重点研发计划“科技冬奥”专项、工信部自然灾害防治技术装备攻关专项等十余项国家级科研项目,成果丰富。基于双方在高性能纤维、保暖隔热材料及陶瓷纤维材料等方面的联合研发与技术积累,已成功研发系列创新产品,相关成果已成功应用于奥运装备、军警被装及航空航天等领域,推动了我国高端户外装备、军需保暖等领域的技术进步。

东华大学俞建勇院士团队深耕高性能保暖隔热纤维材料与技术装备多年,成功开发了多尺度纤维分形结构制备与仿菱节界面可控构筑技术、“砖-泥”异质结构/乳突界面一体化成型技术、动态预应力调控及梯度孔隙结构定向构筑技术,集成了纤维精密成网多层成型、气凝胶定向沉积、双相界面粘合和在线压力传感-线速闭环等系统,形成了仿生保暖隔热材料产业化技术体系,推动我国保暖隔热材料从“跟跑借鉴”向“原创引领”的根本性突破,构筑起保障国计民生与战略安全的可靠屏障。
创筑仿生梯度分形网络,实现纤维絮片“稳形轻暖”
     项目针对传统保暖纤维絮片厚重、回弹性差等痛点,开创了轻量化保暖材料连续化制备新路径。通过仿鹅绒分形拓扑结构设计及多尺度纤维分形结构制备技术、仿菱节界面可控构筑技术开发,实现了仿鹅绒絮片结构的稳定成形,集成纤维精密成网多层成型、气凝胶定向沉积等系统,构建了仿生保暖絮片智能化连续生产线,实现了仿鹅绒超轻高保暖材料的跨尺度结构一体化稳定制备。该技术在连续化生产中实现了仿生保暖材料结构‑性能一体化调控,为保暖纤维材料提供了轻量化、高性能、高可靠的解决方案。

创构异质梯度互锁界面,实现阻燃保暖“协同增强”

项目针对传统阻燃保暖材料阻燃效能与热-力学性能难以协同调控的行业难题,设计了仿贻贝“砖-泥”异质结构构筑新策略。通过开发“砖-泥”异质结构、仿生乳突界面一体化成型技术,实现了仿贻贝阻燃保暖材料结构的精准构建,开发了纤维随机取向调控设备、仿生乳突压印耦合装置等阻燃保暖材料专用设备,实现了仿贻贝阻燃保暖材料的连续化制备。该技术推动材料综合性能向“协同跃升”跨越,为高性能阻燃防护与保暖纺织品开发提供了关键材料基础与技术支撑。

创新拓扑网络构筑路径,实现热耦合“双效提升”

针对陶瓷纤维材料极端环境下抗热冲击性能不足、机械适应性调控能力有限等瓶颈,项目组基于动物肌骨“弹性势能储存‑释放”机制,提出了仿肌骨多级拓扑结构设计新思路。通过研发陶瓷纤维针织拓扑结构构建技术,突破了陶瓷纤维柔性编织技术难点,结合动态预应力场耦合组装与多级孔隙结构定向构筑技术,成功赋予材料优异的机械自适应性和高温隔热性。项目完成了仿肌骨陶瓷纤维隔热材料的可控构筑,为其在高温极端环境下的长效可靠应用提供了结构‑功能一体化的系统性材料解决方案。

项目形成了仿生保暖隔热纤维材料的技术创新体系,项目成果已成功应用于冬季运动装备、特种防护装备、军警被装及航空航天隔热材料等领域,对保障关键领域材料供应链安全、降低高性能装备制造成本、提升极端环境下作业与生活保障水平具有重要战略意义,满足了国家战略特需,保障了国民健康安全。