基于固-固相转变复合材料的冬季保暖服装的储能作用和隔热功能探究

张 原

（西安工程大学服装与艺术设计学院，陕西 西安 710048）

近年来，随着经济水平与科技水平的不断提升，我国各类基础行业与基础产业得到了前所未有的发展，这不但催生了技术人员对新兴技术的追求与创新，也开拓了一系列新兴行业与科技产业。其中，材料行业和能源行业是我国工业社会的重要组成部分，两类产业不但与人们的日常生活息息相关，也关系到国防、军工、航空、航天等众多领域的发展。在这种发展背景下，如何进一步推动材料行业与能源行业的发展，使基础材料的性能和能源的储存与利用效率共同提高是当下阶段两行业研究人员所共同关注的重要问题，而基于相变复合材料的储能技术便是实现这一目标的有效途径。

本文以相变复合材料在冬季保暖服装中的应用为例，着眼于分析由相变复合材料所制作的冬季保暖服装的储能作用与隔热功能，这将进一步推动相变复合材料在服装制造业的应用。

1 相变复合材料及相变复合材料储能的技术核心

相变复合材料组分和相变复合材料储能的技术核心概括性介绍如下。通过了解相变复合材料的组分构成，应用人员可以根据实际生产需求选择适宜的复合材料，并针对性地控制相变过程，以达到更好的储能隔热性能。

（1）相变复合材料组分构成及物理化学性质：相变复合材料主要指在控制温度不变的情境下，改变材料本身物质状态，并在物质状态变换过程中释放热能的一类特殊材料。其中，复合材料物理性质的转变过程称为相变过程，且不同组分构成的复合材料能够在相变过程中释放或吸收大量潜热，进而达到最终制成满足对温度变化和热量存储的相关需求的产品。

（2）相变复合材料的储能机理与特点：相变复合材料能够在一定的温度范围内灵活地改变材料本身的物理状态，如固-固相变、固-液相变、液-液相变、液-气相变等，这均是相变复合材料储存热能或释放热能的变换过程。以固-固相变为例，在相变复合材料受热或遇冷状态下，材料本身会产生一定的物理变化，进而吸收并储存环境中所存有的大量潜热或释放复合材料自身热能到环境中去。在上述过程中，相变复合材料的自身温度在相变过程前后变化较小，但却能够储存或释放大量热能。

（3）相变复合材料在现有生产中的应用方向：得益于相变复合材料的特殊物理特性，该类材料已经在人类生活的方方面面得到广泛使用。一方面，相变复合材料具有绿色、环保、可持续应用的材料特性，另一方面，该类材料能够灵活适用于各类复杂工业应用场景，如建筑业、制造业、服装业、电器产业等，均是相变复合材料的广阔应用天地。

2 基于固-固相转变复合材料的冬季保暖服装设计构思

鉴于相变复合材料的众多应用优势，服装业设计人员正考虑将固-固相变复合材料应用在冬季保暖服装的设计过程中，以达到高效储能和有效隔热的服装设计效果。针对这一需求，《相变材料与相变储能技术》书中内容对该类材料的设计构思与生产注意事项进行了全面论述。

（1）基于固-固相转变复合材料的冬季保暖服装设计方案：在将固-固相变复合材料应用于冬季保暖服装的设计过程中，设计人员常将复合材料作为一种服装材料填充物植入衣物纤维中。举例而言，对于羽绒服类的冬季保暖服装，相变复合材料会作为一种填充物与鸭绒或鹅绒相混合，进而提高羽绒服饰的保暖性能，使其在不耗费任何资源和能源的情况下提高衣物本身的储热性。对于针织类、编织类冬季保暖服装而言，相变复合材料则会作为一种基础材料混合物融合于制衣纤维之中，进而提升服饰基础材料的保温与隔热效果，这显著地改善了传统冬季服装制作过程中保暖性、隔热性差的制作问题。

（2）基于固-固相转变复合材料的冬季保暖服装设计注意事项：在基于固-固相转变复合材料的冬季保暖服装的设计过程中，设计人员应在复合材料储能隔热效果测试和复合材料安全测试两方面着重分析。其一，储能隔热效果测试能够更好地分析冬季保暖服饰的实际穿着效果，如是否保暖、是否防风、是否隔热等，这为高性能冬季保暖服装的制作与创新提供了重要保障；其二，安全测试主要指对固-固相变复合材料的生产安全性进行检测，如复合材料的化学稳定性、复合材料是否满足人体接触需求等，这是保证高性能冬季保暖服装长期穿着的重要条件。对于上述两类测试过程中所发现的生产问题，服装设计人员应及时地进行修正与调整，如更改复合材料与传统纤维材料配比、更换固-固相变复合材料类型等，这将为冬季保暖服装的长期销售奠定基础。

3 基于固-固相转变复合材料的冬季保暖服装设计实例

鉴于固-固相转变复合材料在热量储存、隔热与保暖方面的优异性能，该类材料被充分应用于人们的日常生活之中，而冬季保暖服装便是该类材料的典型应用场景。因此，本文以三种不同类型的的冬季保暖服装为例，探讨了固-固相转变复合材料在三类冬季保暖服装中的应用形式及应用效果，以展现该类材料的应用潜力。

（1）基于固-固相转变复合材料的冬季贴身类保暖服装：在冬季保暖服装的设计过程中，固-固相转变复合材料被首先应用于冬季贴身类保暖服装的设计与制造之中。具体而言，为将固-固相转变复合材料作为一种服装材料，设计人员需要将该类材料进行粉碎或改性，并将改性后的材料添加至纺织材料中，以制作保暖内衣、保暖卫衣、保暖裤装等贴身类服装，且由该类材料所制作的贴身服装有着更好的保暖效果。

（2）基于固-固相转变复合材料的冬季外套类保暖服装：外套类保暖服装设计也是固-固相转变复合材料的重要应用对象。比较而言，不同于贴身类服装，固-固相转变复合材料在外套类保暖服装的设计与制作过程中不但需要作为一种衣物纺织材料，还需要作为一种填充混合物被添加至外套的夹层之中。举例而言，在棉服与羽绒服的设计过程中，设计人员常常会将改性后的相变复合材料与棉花、鸭绒、鹅绒等填充物进行混合，进而提升外套类保暖服装的整体保温隔热性能。

（3）基于固-固相转变复合材料的冬季配件类保暖服装：除上述应用场景外，固-固相转变复合材料还被应用于一些特殊配件类保暖服装的设计与生产过程中，以达到储能、隔热、保温的效果。例如，帽子、手套、围巾都是冬季保暖服装中较为常见的配件类服饰，这些服饰需要负责对人体的特定部位进行保护，以避免低温所造成的健康问题。固-固相转变复合材料的添加与使用很高的满足了配件类保暖服装的生产需求，其能够在仅少量使用的条件下达到优异的保温性能，且不会显著增加配件类服饰的制作成本，进而使更多民众能够享受到该类材料所提供的生活改善。

4 基于固-固相转变复合材料的冬季保暖服装设计优势

对于现阶段市场中的冬季保暖服饰，固-固相转变复合材料的使用体现出了较多优势。总结而言，固-固相转变复合材料在保暖服装中的设计优势体现在保温性好、防风隔热效果优良、衣物舒适轻便三大方面，这也是人们在购买冬季服装时最为重视的基础性问题。

综上，相变复合材料是近年来较为新兴的一类特殊材料，其在热能存储、热量隔离等领域中有着极佳的应用优势，而基于固-固相转变复合材料的冬季保暖服装设计便是对该类材料充分应用的典型案例。面对这一需求，详细研究相变复合材料的组成、相变复合材料储能的技术核心及相变复合材料的使用方案与注意事项将高效指导冬季保暖服装的设计与生产过程，并为人类日常生活提供巨大便利。