在对保暖材料的研发上,纺织业一直就没停止过。每年冬天,在大量上市的保暖服装中我们总能看到新材料的影子,这不,随着冬季保暖服装的热销,又一只新材料进入了我们的视线,这就是气凝胶。
说起气凝胶,普通老百姓可能还没什么概念,但网络上关于这个材料的讨论却是热火朝天的,因为它是一种革命性的材质,被广泛用作航空航天器的隔热保温层,一听就很高大上。既然这么高大上,那么一定就能带来很大的流量,在网络泛滥的今天,凡是能带来流量的就一定少不了资本的掺和,于是我们就看到了这两年大量的关于气凝胶保暖防寒服装的诞生。
凝胶它是指溶液中的高分子颗粒失去流动性后形成的一种半固态物质,它本身富含液体但这些液体又不能够流出来,我们平时吃的果冻其实就是一种凝胶。凝胶之所以能有这样的状态,那是由它特殊的空间结构决定的,在凝胶物质中,溶液中的高分子颗粒在表面张力的作用下发生了交联,这种表面张力既可以拉住高分子颗粒让它无法挣脱空间构架,又可以让它有一定的自由度在溶液中晃动,于是由这种表面张力控制住的高分子颗粒就织成了一种三维的空间网络结构,把液体锁在了凝胶当中。科学家们从凝胶的这种结构得到启发,想方设法把其中锁定的液体换成了气体,于是就得到了我们今天所说的气凝胶。
气凝胶虽然是从凝胶转变而来,但它却不是胶体,而是一种坚硬的固体。由于气凝胶是一种特殊的三维网络结构,其绝大部分组成都是空气,孔隙率可以达到80%以上,所以它是目前已知的最轻的固体材料,而且因为它的空隙率很高,使得它具有优异的隔热保温功能。很多材料都可以制成气凝胶,只要这些物质的凝胶在干燥后可以去除内部的溶剂而能保持结构不坍塌,最早制成的、也是目前使用最广泛的气凝胶是二氧化硅气凝胶,当然现在在纺织业比较热门的石墨烯、纤维素等也已经可以被制成气凝胶了。
质量轻、保温性高,这些优良的性能正是纺织业制造保暖衣的最佳材料,所以这几年气凝胶在纺织材料中的应用也是遍地开花,但是从目前市场的反馈来看,气凝胶保暖服装的体验并不是很好,很多人认为是交了智商税,那么目前气凝胶在纺织业的应用有哪些困难?
气凝胶虽然优点很明显,在航空航天及建筑业的隔热保温领域也已经证明了它的能力,但要想用在纺织业还有很多路要走。气凝胶虽然是一种坚硬的固体,但它的柔韧性不够,很容易碎,就像玻璃虽然很硬但经不起弯曲,这就限制了它在纺织业的发展。我们知道作为一种纺织材料,除了要具有足够的强力、长度以外,还必须具有良好的柔韧性能,因为无论是在纺纱、织造工序,还是在服装的日常穿着过程中,纺织材料都需要经过频繁的拉伸、扭转、弯曲,如果材料的柔韧性不够,那么纺织品就很容易断裂,使用的舒适性也很差。目前,在纺织业中,气凝胶的应用研发主要有以下几个方向:
1、直接把纺织材料做成凝胶态,然后通过湿法纺丝技术纺成化纤丝,在凝固的过程中经过特殊的干燥方法置换出化纤丝中的溶剂,这样就直接制成了气凝胶纤维。这种方法制成的气凝胶,虽然看上去是纤维状态的,但因为气凝胶本身孔隙率极高,所以纤维的强力是很低的,在后道牵伸或织造过程中无法禁受住加工的张力。
2、参考我们在纺织品功能性附加方面的经验,把气凝胶加工成极细的粉末状,然后把这些气凝胶粉末加入到化纤纺丝液或面料涂层液中,这样气凝胶物质就黏附在了纺织品上。但是由于气凝胶的表比面积极大,很难均匀的分散到这些液体当中,所以很容易在纺织品表面聚集而产生掉粉现象。
3、将纤维絮片浸在制备气凝胶的凝胶液中,然后再通过常规的制作气凝胶的干燥工序去除凝胶中的液体,这样就得到了与纤维絮片结合在一起的气凝胶毛毡,可以有效防止气凝胶碎化析出的问题。但是这样制成的气凝胶毛毡不够柔软,大都用作建筑行业的隔热保温材料,作为纺织品的填充料还是太硬了。
以上的这些方法,目前都还不够理想,离产业化应用还有一定的距离,所以奉劝那些想要体验新的保暖服的消费者还是理性一些,再假以时日,等技术上完全成熟了再体验会更加完美,毕竟作为一种革命性的材料,而且其轻便、保暖的特性又与纺织业的诉求十分吻合,我相信气凝胶在纺织业的抗寒保暖服装上一定是大有作为的。
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