[发明专利]一种双模式热调控超材料织物

说明书

本发明公开了一种双模式热调控超材料织物。所述超材料织物依次包括三个功能层，分别为紫外反射层、支撑层、红外屏蔽层。其中，所述紫外反射层由紫外反射纤维编织而成，所述支撑层由可见‑近红外纤维编织而成，所述红外屏蔽层由红外屏蔽纤维编织而成。通过织物结构、纤维结构以及纤维内部微结构的设计，在各层纤维内掺入不同组分的微纳散射材料，从而在人体正面穿戴时，在室外环境中反射85％以上的太阳辐射，辐射85％以上的中红外热辐射，以实现对人体有效降温的效果；在人体反面穿戴时，中红外波段的表面发射率低于30％，以实现对人体有效保温的效果，同时可以实现织物在该面的染色功能，以满足人们对织物外观的需求。

技术领域

本发明涉及一种温度调控材料，特别涉及一种兼具户外制冷和保温性能的双模式热调控织物。

背景技术

随着科学技术的发展和生活水平的提高，人们对纺织品的要求也趋向多元化。其中，功能材料构成的纺织品由于能够在湿度调控、温度调控、健康监测等多方面满足人们的需求，已越来越多地受到关注。

在户外活动和作业时，人体常常需要面临包括酷暑和严寒在内的多种极端环境侵袭。在夏季，户外高温和阳光直射环境，会引发皮肤灼伤、中暑等健康疾病，危害人体正常机能，甚至危及生命。冬季的低温环境则容易导致人体失温、冻伤。因此，越来越多的防护用品用于温度调控，以保障人民的健康和生命安全。目前的很多温度调控材料通常为多层薄膜或者涂层结构，其基本工作原理按照应用场景进行区别：对于制冷材料，主要通过在太阳辐射波段(0.3-2.5μm)实现高反射率，以减少能量输入，并在中红外波段(7-14μm)实现高的发射率，以实现最大化的热辐射输出；对于保温材料，主要是通过在中红外波段实现低发射率，以最小化热辐射导致的热量耗散。不过，这类多层膜结构或涂层结构，其透气性、柔性等可穿戴性能较差，不适用于人体穿戴。而已有的一些织物形态的无源温度调控材料，往往只能单独实现制冷或保温的功能，功能相对单一，并且存在温度调控效率低、着色性能差等问题。

发明内容

为了解决上述无源温控材料功能单一，穿戴性差，温度调控效率低等问题。本发明提供了一种双模式热调控超材料织物，通过织物结构、纤维结构以及纤维内部微结构的设计制作一种双模式热调控超材料织物，实现织物的正面高太阳反射率、高中红外发射率，织物反面可定制颜色、低中红外发射率的非对称光谱，从而实现正穿防晒降温、反穿保暖的双模式热调控功能。

本发明的技术方案如下：

一种双模式热调控超材料织物，所述双模式热调控超材料织物依次包括三个功能层，分别为紫外反射层、支撑层、红外屏蔽层。其中，所述紫外反射层由紫外反射纤维编织而成，所述支撑层由可见-近红外纤维编织而成，所述红外屏蔽层由红外屏蔽纤维编织而成。

所述紫外反射纤维由包括聚合物基底材料和紫外低吸收微纳散射材料的复合材料形成。

所述可见-近红外纤维由包括聚合物基底材料和可见-近红外低吸收微纳散射材料的复合材料形成。

所述红外屏蔽纤维由包括金属纤芯和聚合物包层材料的皮芯结构纤维形成。

上述技术方案中，进一步地，所述紫外反射层厚度为50-200μm，所述支撑层厚度为200-600μm，所述红外屏蔽层为50-200μm。

进一步地，所述紫外反射纤维和可见-近红外纤维的聚合物基底材料在中红外波段(7-14μm)复折射率虚部大于0.005。所述红外屏蔽纤维的聚合物包层材料在中红外波段复折射率虚部小于0.003。

进一步地，所述紫外反射纤维和可见-近红外纤维的单丝直径范围为2-100μm。

进一步地，所述紫外低吸收微纳散射材料的平均直径范围为50-2000nm，其在太阳辐射波段(0.3-2.5μm)复折射率虚部值应小于0.001。