一文全读懂热湃气凝胶抗寒材料在纺织领域的应用

稀有高科

2年前

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01-什么是气凝胶

气凝胶，是世界上目前已知密度最小的纳米级多孔结构固体材料，密度仅为3.55kg/m³，由于其内部绝大部分成分为气体，看上去呈现出云雾状，因此，气凝胶又被称为“固态的烟”。

1932年，美国化学家Samuel Stephens Kistler首次利用超临界流体干燥技术制备出气凝胶，它创下十余项吉尼斯纪录，在热学、光学、电学、力学、声学等领域显现出许多奇特的性能，被称为“改变世界的神奇材料”。

气凝胶，被列入20世纪90年代以来10大热门科学技术之一，是具有巨大应用价值的军民两用技术前沿固态材料。

新型气凝胶是由美国国家宇航局下属的“喷气推进实验室”材料科学家史蒂芬·琼斯博士研制的，它的主要成分和玻璃一样也是二氧化硅，但因为它99.8%都是空气，所以密度只有玻璃的千分之一。

气凝胶貌似“弱不禁风”，其实非常坚固耐用。它可以承受相当于自身质量几千倍的压力，在温度达到1200摄氏度时才会熔化。此外它的导热性和折射率也很低，绝缘能力比最好的玻璃纤维还要强39倍。

由于具备这些特性，气凝胶便成为航天探测中不可替代的绝热材料，俄罗斯“和平”号空间站和美国“火星探路者”探测器都用它来进行热绝缘。

诸多标签使得气凝胶如此神秘，如浩瀚宇宙般深不可测，事实果真如此吗？让我们来深入了解下吧！

02-气凝胶显著性能

怎么理解气凝胶呢？

简单来说，凝胶体，比如果冻，当用超临界干燥技术，将果冻里面的液体成分干燥掉，眼前出现的将是一个充填空气的空间网络结构，没错，这个结构形态这就是气凝胶。如今，气凝胶的种类很多，有硅系、碳系、硫系、金属氧化物系、金属系等等。气凝胶英文aerogel是个组合词，此处aero是形容词，表示“空气中的”，gel显然是凝胶。字面意思是空气的凝胶。任何物质的gel只要可以经干燥后除去内部溶剂后，又可基本保持其形状不变，且产物高孔隙率、低密度，则皆可以称之为气凝胶。当前气凝胶的产品形态主要有：毡、板、膜、布、纸、纤维、颗粒、粉末和异形件等。

众所周知气凝胶具有：孔隙率高、高比表面积、低密度、绝热性能好等优异理化性质。

一大块气凝胶轻松放在花蕊上，柔弱的花蕊几乎没有变形弯折。

把气凝胶放在娇嫩的花朵下面，即便是烤火，花朵依然完好无损，甚至有想要缓缓绽放的姿态，隔热性能可见一斑！此外，气凝胶在航空航天、催化、应用建筑、环境修复、工业等领域都具有重要的应用前景。

不过，真正让气凝胶声名鹊起的还是近几年，因为，气凝胶竟然可以用来做衣服！作为NASA宇航服优选材质，特殊的网络气孔结构，使得气凝胶的隔热性成为一绝。

在宇航服巨大光环下，气凝胶民用纺织品应用的闪亮登场就显得无比惊艳。

03-气凝胶纺织应用现状

现阶段，气凝胶在服装上的应用主要有两种方式。

第一种：做成气凝胶改性软膜；

将二氧化硅气凝胶纳米粉体与聚氯乙烯、聚酰亚胺等聚合物融合发泡而成，这种方式相对能够发挥气凝胶本身特性，隔热性能较优越，并且可以通过调节软膜的厚薄度，来满足不同御寒需求，但此产品价格比较昂贵，而且应用比较受限。

气凝胶改性软膜在纺织品应用中有其自身缺陷：

气凝胶软膜贴附在服装面料上，会出现不透气或者透气性很差的情况，这时汗气不能及时排出，体感比较难受。另外，气凝胶软膜无法像服装面料一样悬垂，无法满足贴服性的成衣要求，同时气凝胶软膜强力很差，容易撕破，只能局限于夹层小面积贴片使用。

近两年，气凝胶改性软膜在保暖内衣、防寒服、家纺等柔性纺织品中的应用正被集轻薄、柔软、透气、保温蓄热性能于一体的新型热湃气凝胶宇航暖膜（风阻棉）逐渐替代。

第二种：做成气凝胶改性纤维；

将二氧化硅气凝胶纳米粉末与聚合物相融合制备出功能母粒在熔融纺丝时按照一定配比融入纤维中，这种方式做成的纤维被称为气凝胶改性纤维。

受限于高品质气凝胶密度远低于空气密度，想要融入纤维非常困难，而成纤后的显著特征——纳米孔腔效果就更难以表达出来，也就达不到理想的轻质隔热保温效果，目前市场上鲜有高品质气凝胶改性纤维，大部分都是用劣质气凝胶粉体或者普通二氧化硅粉体充当高品质来制备改性纤维产品，这类产品生产工艺简单，成本低廉，但达不到轻质隔热保温的效果，所以通常会把材料中二氧化硅含量高做为卖点，殊不知真正的气凝胶改性纤维是不可能做到二氧化硅高含量的，因为高品质气凝胶是由99.8%的空气构成，所以改性纤维中的固体含量是及其有限的。

作为迄今全球最优秀的超轻防寒隔热高科技材料的气凝胶，是否能够在纺织领域得到广泛应用呢？是否能够即兼顾到产品实际应用的多变化性，又能起到非常优异的轻量、抗寒、蓄热、保温作用呢？

04-突破纺织应用技术瓶颈

热湃气凝胶抗寒纤维成功面世

山东稀有科技发展有限公司（稀有高科），充分利用航天材料二氧化硅气凝胶低密度、低热导率、高孔隙率的科技抗寒、隔热、超轻特征，融入生物活性因子优异的吸光发发热、生态抗菌、保湿护肤健康特性，通过特有“气凝胶微气态混合制备技术”（国家专利202320377366.5），解决了气凝胶、生物氨基活性因子、聚合物之间的充分相融和固化问题，成功制备出力学柔韧性能、气流存储性能、热量转化性能俱佳，且具有生物源健康环保特性的轻量化多维纳米微孔蓄热锁温功能新材料——热湃®气凝胶抗寒纤维/纱线。

经过多项科学测试，热湃®气凝胶抗寒纤维/纱线具有纳米微孔多、导热系数低、基材密度轻、多维蓄热锁温、持久抑菌等特质，可广泛应用于航天、工业、民用、极寒户外、特种装备、智能穿戴等领域，是引领纺织产业科技化、高质量、环境友好发展的新一代智能储能蓄热新型材料。

——丰富的产品品类——

气凝胶涤纶短纤：1.5D*38mm；2D*51mm；

气凝胶涤纶长丝：50D/48F；75D/72F；100D/96F；150D/144F；

气凝胶锦纶长丝：30D/24F；50D/48F；

光蓄热升温涤纶长丝：75D/72F；100D/96F；150D/144F；

气凝胶宇航暖绒（絮片）：克重60g/㎡-300g/㎡幅宽150cm-220cm；

气凝胶宇航绵（3mm薄膜）：克重80g/㎡幅宽150cm-220cm；

气凝胶混纺纱线：40S/1紧塞纺；50S/1紧塞纺; 60S/1紧塞纺;

注：可依据客户实际需求定制规格。

——优异的产品产品性能——

热湃®气凝胶抗寒纤维/纱线，具有材质轻盈、蓄热锁温、持久抑菌、导湿透气等优异特性，同材质密度对比轻12%以上，在低温下隔热性能是棉布的5倍以上，纤维保温率优于羊绒材质，在-20℃以上的极端环境下可长时间发挥隔热保温性能。

1、材质轻盈

气凝胶是世界上目前密度最小的纳米级多孔固态材料，将气凝胶通过微气态混合制备专利技术融入纤维基材，可以令到纤维呈现丰富的层叠纳米多孔形态，纤维整体密度可下降12%以上，纤维变的更加轻质蓬松、轻松告别厚重、臃肿，宛如空气般灵动。

2、蓄热锁温
空气是最好的隔热控温材料，气凝胶中90%以上是 10-30nm静止空气团，具有非常好的隔热效果；热湃®气凝胶抗寒纤维丰富的纳米多孔气团形成巨量叠状隔热层，能更好的阻隔外部低温抵御严寒，在同等质数下，导热系数下降超过15%以上，纤维保温率优于羊绒材料。
优秀的热湃气凝胶抗寒面料保温性能：
优秀的热湃气凝胶宇航绒保温性能：
优秀的热湃气凝胶抗寒纤维远红外性能：

3、持久抑菌

热湃®气凝胶抗寒纤维在纺丝原液中实现二氧化硅气凝胶、生物活性因子、聚合物的充分融合和固化，生物活性因子所具有的生态抑菌性能可以较好的固化在纤维内部起到持久抑菌和美肤护肤的作用，经权威检测机构检测，多次洗涤后仍然可以达到国标AAA的抑菌标准。
4、导湿透气
人在运动时会产生汗水与湿气，天冷时汗水和湿气会消耗热量，让你感到寒冷不适，而且汗水和湿气也会使人闷热难受；热湃®气凝胶抗寒纤维中含有独特纳米层叠多孔结构和生物氨基活性因子，在纤维和纤维之间形成层叠气流空间具备蓬松透气特性，可以将湿气和汗水快速向四面八方分散，大大提升了其材料本身的导湿透气性能，时刻保持体表微环境干爽舒适。