[科普中国]-相变纤维

相变纤维是利用物质相变过程中释放或吸收潜热、温度保持不变的特性开发出来的一种蓄热调温功能纤维。相变纤维除做太空服外，还应用于运动性服装上，制成滑雪服、滑雪靴、手套、袜类。

简介相变即表现为气、固、液三态的变化以及结晶、晶型转烃、晶体熔融等物理过程，伴随着分子聚集态结构的变化，在此过程中温度不发生变化但伴随热量的释放或吸收，因而具有调解温度的作用。利用其固→液、固→固态的相变，在不同环境温度下表现出不同的吸、放热功能，并且保持温度相对恒定的特性，制得相变纤维。

调温机理相变材料能够根据外界环境温度的变化而发生相变，并从外界吸收或释放热量，在纺织品周围形成温度基本恒定的微气候，从而实现温度调节功能。当环境温度或人体皮肤温度达到服装内相变材料熔点时，相变材料吸收热量，同时从固态转为液态，以此在服装内层产生短暂的致冷效果。热能可能来白外界温暖环境，也可能来白人体本身（如运动后产生的热量），一旦相变材料完全熔化，储能便结束。如果在低于相变材料结晶温度的寒冷环境下使用，服装的温度会低于相变温度，此时，液态的相变材料将转变回固态，释放其储存的能量，提供短暂的加热效果。这种热转换在服装内起缓冲作用，减小皮肤温度的变化，延长穿着者的舒适感。1

相变纤维制备方法共混法（1）相变材料与聚合物直接共混进行纺丝，较为简单但存在相变热焓低、相变易泄漏和纤维强度低等问题。在采用湿法纺丝的腈纶和纤维素类纤维中较容易实现。

（2）微胶囊法（PCM）。微胶囊是用高分子将相变材料包裹封闭起来，防止相变材料泄漏。将含有相变材料的微胶囊与聚合物进行共混纺丝得到相变纤维，但存在较大的PCM会被过滤掉而不能进入纤维导致纤维相变焓较小；PCM与纤维基体相容性差导致纤维强敌低的问题。

复合纺丝法皮芯复合或海岛复合法，相变焓较大，纤维可以做到80J/g以上，纤维直径为100μm-3mm，进行两端或中间封闭之后可以实现重复使用。在服装填充、编制座垫、汽车靠垫等方面有较好应用前景。

微胶囊法微胶囊法是加工相变纤维最先进的方法之一。微胶囊法是指通过将相变材料包封在一载体系统（直径为1. 0~10微米的微胶囊）中，对织物进行涂层或将微胶囊混入纺丝液中进行纺丝。该方法制成的相变纤维具有材料分散均匀，调温性能显著，穿着、洗涤、熨烫等过程中不会外逸等特点。

用途相变纤维除做太空服外，还应用于运动性服装上，制成滑雪服、滑雪靴、手套、袜类。它根据人体头部或脚部过热与过冷的情况，吸收环境或运动员剧烈运动产生的大量热量，使人体避免了过快的体温上升而出现的高热现象。应用在医疗上，制成多种温度段和适合人体部位形态的热敷袋、被褥、服装等，相变材料可以根据环境及人体温度的变化，吸收存储的和重新释放热量，对病人的病情起到良好的辅助治疗作用。相变纤维还用于对温度变化要求高的仪器、调温设各等。2

本词条内容贡献者为:

张尉 - 副教授 - 西南大学