据国家气候中心消息，刚刚过去的2023年，全国平均气温为有气象观测史以来最高。另外，我国的实测最冷和最热纪录也被打破。气温在变暖背景下的分布特征——平均值更高，极端冷暖事件也更容易出现。因此，绝热材料的开发应用将变得尤为重要。

    导热系数是衡量材料传热能力的主要参数指标，一方面与材料本身有关，另一方面与材料的厚度、密度等物理指标有关。现阶段主要的保温材料有岩棉、泡沫玻璃、聚氨酯以及气凝胶等材料。传统的岩棉和聚氨酯已经较广泛的应用与建筑外墙和市政管道。新型的隔热材料主要包括气凝胶纤维、真空绝热板、以及新型复合型热管理织物。

1、气凝胶纤维

    气凝胶材料具备丰富的纳米孔结构，可以极大程度地减弱热量传递。空气分子位于气孔内，如果气孔直径不大于70 nm，它就会无法自由流动。而气凝胶材料中的空气不流动时就会附于气壁表面，气孔中大部分空间几乎处于真空状态，不存在任何对流现象。气凝胶材料中存在无数的纳米级气孔结构。热流传递时只能靠着气孔壁，无数的气孔造就无穷长的传递路程，极大地降低热量的损失。气孔还具有隔挡的作用，向无数堵墙形成隔热效应。热辐射在这种情况下几乎完全失去作用。气凝胶纤维是一种新型的功能性服用纤维，具有良好的保暖性、吸湿性、透气性等特点。所谓气凝胶纤维，顾名思义就是指用气凝胶制作而成的纺织服装用纤维材料。同时，气凝胶纤维还具有质量轻的特点。因为气凝胶的比重很轻，每立方米10-30公斤之间，所以气凝胶纤维轻质。相对于普通服用纤维来说，其厚度只有二分之一，密度更是低到0.003克每平方厘米。另外气凝胶纤维内填充有纳米气团，纤维的比表面积远大于多孔中空超细纤维，在具有吸湿性好、透气性好的同时，对于产业链下游的后期印染等环节来说都比较方便。气凝胶纤维具有极高保温、吸湿、透气性能的气凝胶纤维应用范围也很广泛。显而易见的就是用来制作防寒服、运动装等，随着纺织纤维科技的进一步发展，由服用气凝胶纤维制作的产品，比如宇航服的一部分等，可应用到航天领域。但是纤维目前制备的工艺不够完备，因此实际应用还在一定问题。

2、真空绝热板

    真空绝热板的重要组成就是芯材，芯材一般为多孔结构，经特殊工艺加工而成。芯材主要分为 4 种：纤维芯材、泡沫芯材、颗粒芯材与复合芯材。芯材的不同，导热系数大不相同。芯材的主要作用：一是支撑结构，阻止真空条件的内部坍缩变形；二是隔断热辐射；三是降低热传导，减少热量传递。鉴于气凝胶纤维内部多孔，热量传递路径长，接触面小，极大减少热传导。目前关于商业化应用的吸气剂干燥剂（CaO、MgCl2等）、气体（氮气、氧气、氢气等）和吸气剂（钡锂合金系碱土金属基、活性炭基等）。真空绝热板与传统的聚氨酯硬泡相比，其性能优异，但是其成本较高，约为聚氨酯 10 倍以上。且无强度，易于破损，产品不可分割，规格较多，需定制化生产。

3、新型复合型热管理织物

（1）高效耐久型分子太阳能热管理织物

    提高能量利用效率分子太阳能储能材料（MOST）能够有效捕捉太阳能，通过分子异构将能量储存于化学键中，在光刺激下以热能的形式进行释放。因其集太阳能吸收、转化、储存以及释放为一体的特性受到广泛关注，尤其是在个人热管理领域。但由于分子太阳能储能材料存在能量密度低、易泄露、牢度差等问题，限制了其在储能织物上的应用。

    针对上述问题，江南大学及上海交通大学研究团队设计并合成了吡唑基偶氮苯分子，通过引入含有杂原子的五元环结构能够使吡唑基偶氮苯分子具有更高异构转化率以及异构储能时间。但吡唑基偶氮苯分子的高异构转化率要求单色光刺激响应，标准太阳光谱照射会造成异构不完全。因此，将吡唑基偶氮苯分子包覆进入具有UV滤光性能的微胶囊内，既解决了吡唑基偶氮苯分子相变过程中会产生泄露的问题，同时赋予其在宽光谱紫外光照下具有高异构转化率的性能。在2000次能量充放、50次水洗、50次摩擦后吡唑基偶氮苯分子储能织物仍具备高效太阳能储能密度。

    相较于供暖、通风和空调等对环境温度调控方法，高效耐久型分子太阳能热管理织物提高了能量的利用效率，并以太阳能作为能量源，缓解化石燃料消耗带来的碳排放以及污染问题，也为构建集太阳能吸收、转化、储存以及可控释放为一体的光储能织物提供一条有效途径。

（2）热响应纤维用于多功能热激活防护织物

    具有良好热及机械适应性的智能纺织品在运动防护、消防救援和航空航天等领域中有望发挥着重要作用。然而，大多数报道的热及机械自适应聚合物其较差的加工性和舒适性、响应时间过长制约了其应用。

近期，东华大学张青红/侯成义团队设计并连续制备了具有皮芯结构（商用纤维为芯/温度敏感水凝胶为表皮）的热响应纤维，该复合纤维表现出快速的机械适应性、良好的热硬化性和隔热性能。

在该研究中，研究人员通过共价锚定网络的构建，解决了商业纤维与刺激响应水凝胶之间界面粘结性差的问题，从而成功地将水凝胶表皮均匀地涂覆在多种商业纤维上，实现了热响应纤维的大规模连续制造，该方法具有普适性，对多种商业纤维均适用。疏水相互作用和离子键的协同作用使水凝胶皮层的拉伸强度（0.65~16 MPa）和弹性模量可随温度的变化而进行自动调节，因此制备的热响应复合纤维兼具常温下柔润亲肤和高温下坚硬抗冲击的特点。此外，由于相分离和离子相互作用的吸热效应，该智能纤维在高温环境（65℃~95℃）可吸收一定的热量，使体感温度降低18℃~27℃，从而达到防止热灼伤的效果。因此，该智能纤维有望用于运动防护装备和隔热防护服等领域。

（3）湿法纺丝和真空浸渍制备用于可穿戴织物的柔韧储热相变无纺布

     据报道，中科院大连化学物理研究所研究员史全团队、吴忠帅团队和澳大利亚迪肯大学教授陈英团队合作，在柔性纤维型相变材料研究方面取得新进展。合作团队通过湿法纺丝和真空浸渍制备了柔性石墨烯-氮化硼纤维基的相变无纺布，具有优异的柔韧性、储热能力、透气性能，并将其用于可穿戴人体热管理器件中。

    相变储能材料能够在相对恒定的温度下吸收和释放大量相变潜热，可作为热能储存和温度控制介质应用于人体热管理领域。然而，传统相变材料固有的液态易泄漏、透气性差及固态刚性等特点，使其很难应用于可穿戴智能热管理器件中。

    为进一步提升相变器件的透气性能和储能密度，史全团队利用吴忠帅团队的石墨烯三维多孔组装体的制备技术，以及陈英团队在氮化硼纳米片制备领域的独特优势，与后两者共同提出了一种通过湿法纺丝方法制备高焓柔性相变无纺布的通用策略。该相变无纺布表现出206.0焦耳/克的高焓值、优异的热稳定性、1000次循环后焓值保持率仍达到97.6%的热循环能力，以及超高的水蒸气透过率，优于当前已报道的相变材料薄膜和纤维。

（4）嵌入织物的纤维泵可感知虚拟世界温度变化

    瑞士洛桑联邦理工学院研究人员开发出一款纤维形式的泵，这种光纤泵可被直接缝合到纺织品和服装上，重量轻、功能强大，还可水洗，这项创新可应用于从外骨骼到虚拟现实等领。

    该研究是在研究人员2019年开发的可伸缩泵基础上进行的。光纤形式使研究人员能够制造更轻、更强大的泵，与可穿戴技术更兼容。为了实现泵的独特结构，研究人员开发了一种新的制造技术，将铜线和聚氨酯线缠绕在钢棒上，然后将它们热熔化。去除钢棒后，可使用标准编织和缝纫技术将2mm纤维整合到纺织品中。这种泵本质上是一种能产生自身压力和流量的管道。

    该泵的简单设计具有许多优点。所需的材料便宜且容易获得，扩展制造过程也比较轻松。由于泵产生的压力大小与其长度直接相关，因此可根据应用情况对管道进行切割，从而在优化性能的同时将重量降至最低。坚固的设计也使其适用于传统的洗涤剂清洗。

该研究还展示了由织物和嵌入式纤维泵制成的人造肌肉，这种肌肉可用来为柔软的外骨骼提供动力，帮助患者移动和行走。该泵甚至可通过模拟温度感觉为虚拟现实世界带来新的维度。在这种情形下，用户戴着一只手套，手套上的泵装满了热的或冷的液体，用户能够感受到与虚拟物体接触时温度的变化。