基于固-固相轉(zhuǎn)變復(fù)合材料的冬季保暖服裝的儲能作用和隔熱功能探究

張 原

（西安工程大學(xué)服裝與藝術(shù)設(shè)計學(xué)院，陜西 西安 710048）

近年來，隨著經(jīng)濟水平與科技水平的不斷提升，我國各類基礎(chǔ)行業(yè)與基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)得到了前所未有的發(fā)展，這不但催生了技術(shù)人員對新興技術(shù)的追求與創(chuàng)新，也開拓了一系列新興行業(yè)與科技產(chǎn)業(yè)。其中，材料行業(yè)和能源行業(yè)是我國工業(yè)社會的重要組成部分，兩類產(chǎn)業(yè)不但與人們的日常生活息息相關(guān)，也關(guān)系到國防、軍工、航空、航天等眾多領(lǐng)域的發(fā)展。在這種發(fā)展背景下，如何進一步推動材料行業(yè)與能源行業(yè)的發(fā)展，使基礎(chǔ)材料的性能和能源的儲存與利用效率共同提高是當下階段兩行業(yè)研究人員所共同關(guān)注的重要問題，而基于相變復(fù)合材料的儲能技術(shù)便是實現(xiàn)這一目標的有效途徑。

本文以相變復(fù)合材料在冬季保暖服裝中的應(yīng)用為例，著眼于分析由相變復(fù)合材料所制作的冬季保暖服裝的儲能作用與隔熱功能，這將進一步推動相變復(fù)合材料在服裝制造業(yè)的應(yīng)用。

1 相變復(fù)合材料及相變復(fù)合材料儲能的技術(shù)核心

相變復(fù)合材料組分和相變復(fù)合材料儲能的技術(shù)核心概括性介紹如下。通過了解相變復(fù)合材料的組分構(gòu)成，應(yīng)用人員可以根據(jù)實際生產(chǎn)需求選擇適宜的復(fù)合材料，并針對性地控制相變過程，以達到更好的儲能隔熱性能。

（1）相變復(fù)合材料組分構(gòu)成及物理化學(xué)性質(zhì)：相變復(fù)合材料主要指在控制溫度不變的情境下，改變材料本身物質(zhì)狀態(tài)，并在物質(zhì)狀態(tài)變換過程中釋放熱能的一類特殊材料。其中，復(fù)合材料物理性質(zhì)的轉(zhuǎn)變過程稱為相變過程，且不同組分構(gòu)成的復(fù)合材料能夠在相變過程中釋放或吸收大量潛熱，進而達到最終制成滿足對溫度變化和熱量存儲的相關(guān)需求的產(chǎn)品。

（2）相變復(fù)合材料的儲能機理與特點：相變復(fù)合材料能夠在一定的溫度范圍內(nèi)靈活地改變材料本身的物理狀態(tài)，如固-固相變、固-液相變、液-液相變、液-氣相變等，這均是相變復(fù)合材料儲存熱能或釋放熱能的變換過程。以固-固相變?yōu)槔?，在相變?fù)合材料受熱或遇冷狀態(tài)下，材料本身會產(chǎn)生一定的物理變化，進而吸收并儲存環(huán)境中所存有的大量潛熱或釋放復(fù)合材料自身熱能到環(huán)境中去。在上述過程中，相變復(fù)合材料的自身溫度在相變過程前后變化較小，但卻能夠儲存或釋放大量熱能。

（3）相變復(fù)合材料在現(xiàn)有生產(chǎn)中的應(yīng)用方向：得益于相變復(fù)合材料的特殊物理特性，該類材料已經(jīng)在人類生活的方方面面得到廣泛使用。一方面，相變復(fù)合材料具有綠色、環(huán)保、可持續(xù)應(yīng)用的材料特性，另一方面，該類材料能夠靈活適用于各類復(fù)雜工業(yè)應(yīng)用場景，如建筑業(yè)、制造業(yè)、服裝業(yè)、電器產(chǎn)業(yè)等，均是相變復(fù)合材料的廣闊應(yīng)用天地。

2 基于固-固相轉(zhuǎn)變復(fù)合材料的冬季保暖服裝設(shè)計構(gòu)思

鑒于相變復(fù)合材料的眾多應(yīng)用優(yōu)勢，服裝業(yè)設(shè)計人員正考慮將固-固相變復(fù)合材料應(yīng)用在冬季保暖服裝的設(shè)計過程中，以達到高效儲能和有效隔熱的服裝設(shè)計效果。針對這一需求，《相變材料與相變儲能技術(shù)》書中內(nèi)容對該類材料的設(shè)計構(gòu)思與生產(chǎn)注意事項進行了全面論述。

（1）基于固-固相轉(zhuǎn)變復(fù)合材料的冬季保暖服裝設(shè)計方案：在將固-固相變復(fù)合材料應(yīng)用于冬季保暖服裝的設(shè)計過程中，設(shè)計人員常將復(fù)合材料作為一種服裝材料填充物植入衣物纖維中。舉例而言，對于羽絨服類的冬季保暖服裝，相變復(fù)合材料會作為一種填充物與鴨絨或鵝絨相混合，進而提高羽絨服飾的保暖性能，使其在不耗費任何資源和能源的情況下提高衣物本身的儲熱性。對于針織類、編織類冬季保暖服裝而言，相變復(fù)合材料則會作為一種基礎(chǔ)材料混合物融合于制衣纖維之中，進而提升服飾基礎(chǔ)材料的保溫與隔熱效果，這顯著地改善了傳統(tǒng)冬季服裝制作過程中保暖性、隔熱性差的制作問題。

（2）基于固-固相轉(zhuǎn)變復(fù)合材料的冬季保暖服裝設(shè)計注意事項：在基于固-固相轉(zhuǎn)變復(fù)合材料的冬季保暖服裝的設(shè)計過程中，設(shè)計人員應(yīng)在復(fù)合材料儲能隔熱效果測試和復(fù)合材料安全測試兩方面著重分析。其一，儲能隔熱效果測試能夠更好地分析冬季保暖服飾的實際穿著效果，如是否保暖、是否防風、是否隔熱等，這為高性能冬季保暖服裝的制作與創(chuàng)新提供了重要保障；其二，安全測試主要指對固-固相變復(fù)合材料的生產(chǎn)安全性進行檢測，如復(fù)合材料的化學(xué)穩(wěn)定性、復(fù)合材料是否滿足人體接觸需求等，這是保證高性能冬季保暖服裝長期穿著的重要條件。對于上述兩類測試過程中所發(fā)現(xiàn)的生產(chǎn)問題，服裝設(shè)計人員應(yīng)及時地進行修正與調(diào)整，如更改復(fù)合材料與傳統(tǒng)纖維材料配比、更換固-固相變復(fù)合材料類型等，這將為冬季保暖服裝的長期銷售奠定基礎(chǔ)。

3 基于固-固相轉(zhuǎn)變復(fù)合材料的冬季保暖服裝設(shè)計實例

鑒于固-固相轉(zhuǎn)變復(fù)合材料在熱量儲存、隔熱與保暖方面的優(yōu)異性能，該類材料被充分應(yīng)用于人們的日常生活之中，而冬季保暖服裝便是該類材料的典型應(yīng)用場景。因此，本文以三種不同類型的的冬季保暖服裝為例，探討了固-固相轉(zhuǎn)變復(fù)合材料在三類冬季保暖服裝中的應(yīng)用形式及應(yīng)用效果，以展現(xiàn)該類材料的應(yīng)用潛力。

（1）基于固-固相轉(zhuǎn)變復(fù)合材料的冬季貼身類保暖服裝：在冬季保暖服裝的設(shè)計過程中，固-固相轉(zhuǎn)變復(fù)合材料被首先應(yīng)用于冬季貼身類保暖服裝的設(shè)計與制造之中。具體而言，為將固-固相轉(zhuǎn)變復(fù)合材料作為一種服裝材料，設(shè)計人員需要將該類材料進行粉碎或改性，并將改性后的材料添加至紡織材料中，以制作保暖內(nèi)衣、保暖衛(wèi)衣、保暖褲裝等貼身類服裝，且由該類材料所制作的貼身服裝有著更好的保暖效果。

（2）基于固-固相轉(zhuǎn)變復(fù)合材料的冬季外套類保暖服裝：外套類保暖服裝設(shè)計也是固-固相轉(zhuǎn)變復(fù)合材料的重要應(yīng)用對象。比較而言，不同于貼身類服裝，固-固相轉(zhuǎn)變復(fù)合材料在外套類保暖服裝的設(shè)計與制作過程中不但需要作為一種衣物紡織材料，還需要作為一種填充混合物被添加至外套的夾層之中。舉例而言，在棉服與羽絨服的設(shè)計過程中，設(shè)計人員常常會將改性后的相變復(fù)合材料與棉花、鴨絨、鵝絨等填充物進行混合，進而提升外套類保暖服裝的整體保溫隔熱性能。

（3）基于固-固相轉(zhuǎn)變復(fù)合材料的冬季配件類保暖服裝：除上述應(yīng)用場景外，固-固相轉(zhuǎn)變復(fù)合材料還被應(yīng)用于一些特殊配件類保暖服裝的設(shè)計與生產(chǎn)過程中，以達到儲能、隔熱、保溫的效果。例如，帽子、手套、圍巾都是冬季保暖服裝中較為常見的配件類服飾，這些服飾需要負責對人體的特定部位進行保護，以避免低溫所造成的健康問題。固-固相轉(zhuǎn)變復(fù)合材料的添加與使用很高的滿足了配件類保暖服裝的生產(chǎn)需求，其能夠在僅少量使用的條件下達到優(yōu)異的保溫性能，且不會顯著增加配件類服飾的制作成本，進而使更多民眾能夠享受到該類材料所提供的生活改善。

4 基于固-固相轉(zhuǎn)變復(fù)合材料的冬季保暖服裝設(shè)計優(yōu)勢

對于現(xiàn)階段市場中的冬季保暖服飾，固-固相轉(zhuǎn)變復(fù)合材料的使用體現(xiàn)出了較多優(yōu)勢?？偨Y(jié)而言，固-固相轉(zhuǎn)變復(fù)合材料在保暖服裝中的設(shè)計優(yōu)勢體現(xiàn)在保溫性好、防風隔熱效果優(yōu)良、衣物舒適輕便三大方面，這也是人們在購買冬季服裝時最為重視的基礎(chǔ)性問題。

綜上，相變復(fù)合材料是近年來較為新興的一類特殊材料，其在熱能存儲、熱量隔離等領(lǐng)域中有著極佳的應(yīng)用優(yōu)勢，而基于固-固相轉(zhuǎn)變復(fù)合材料的冬季保暖服裝設(shè)計便是對該類材料充分應(yīng)用的典型案例。面對這一需求，詳細研究相變復(fù)合材料的組成、相變復(fù)合材料儲能的技術(shù)核心及相變復(fù)合材料的使用方案與注意事項將高效指導(dǎo)冬季保暖服裝的設(shè)計與生產(chǎn)過程，并為人類日常生活提供巨大便利。