薄薄一層比羽絨還保暖？氣凝膠抗寒服是智商稅嗎？

凜冬已至，氣溫驟降，大家紛紛購置更厚實保暖的冬裝。而“采用航天級材料——氣凝膠制造”的宣傳語越來越多地出現(xiàn)在一些冬季防寒保暖類服裝上，并且聲稱具有超級保暖性能，售價也不算便宜。

那么氣凝膠到底是一種什么材料呢？氣凝膠服裝是否真有防寒保暖奇效呢？

圖片截自某電商平臺

這事兒要先從氣凝膠到底是什么說起。

氣凝膠是個啥？

氣凝膠，是一類包絡大量封閉微孔的三維網(wǎng)絡結構材料，可由無機材料或者聚合物大分子通過溶膠—凝膠轉(zhuǎn)變工藝，再經(jīng)過特種干燥過程制成。

根據(jù)這個定義，大家可以知道氣凝膠這個概念其實指的是一種固體結構（而不是某種化學物質(zhì)），這個結構的特殊之處就在于其孔隙率很高，孔隙率高達80.0%~99.8%，孔徑范圍在1～100納米之間。

氣凝膠結構的封閉微孔中存在著分散靜止的空氣，這就決定了具有氣凝膠結構的物質(zhì)具有低密度、低導熱率的性能特點。氣凝膠材料一般有無機氣凝膠和有機氣凝膠，無機氣凝膠有二氧化硅氣凝膠、二氧化鈦氣凝膠等，有機氣凝膠有聚酰亞胺氣凝膠、聚氨酯氣凝膠等等。

一種氣凝膠材料 作者供圖

氣凝膠材料的高隔熱性能使其在航空航天、電子通訊、阻燃隔熱等領域的應用非常廣泛。例如在航空航天領域，氣凝膠材料用于飛行器的隔熱罩、減速器的柔性熱保護系統(tǒng)、空間推進系統(tǒng)的冷凍管隔熱層、航天服等場景，所以從這個角度來看，氣凝膠確實是名副其實的“航天級材料”。

氣凝膠怎么做衣服？

那么，既然氣凝膠的隔熱性能這么好，這種材料是否可以應用在我們?nèi)粘５娜梭w保暖防寒場景呢？紡織科學確實在做這方面的研究，我們可以看一下目前的研究結果。

咱們平時穿衣服，少不得要抻拉揉拽的，這對常見紡織面料來說小菜一碟。但目前氣凝膠結構材料本身的力學性能很差，極易破碎和粉化，缺乏柔韌性和懸垂性，不太適合直接使用在日常紡織品和服裝上。

彎折的氣凝膠材料 作者供圖

紡織科學家也想了很多辦法來改善這種情況，以期望能將氣凝膠使用在紡織品和服裝上來提高防寒保暖性能。

例如，利用粘合劑或紡織材料自身對氣凝膠的粘著作用，將氣凝膠粉末粘附于紡織材料表面；將含有氣凝膠的涂層整理劑均勻涂覆在織物表面；直接采用制備氣凝膠的溶液通過特定的加工工藝來制備氣凝膠纖維；或者將氣凝膠微粒加入紡絲溶液中來生產(chǎn)含氣凝膠的化學纖維。

聽起來好像氣凝膠在服裝上應用有點希望了，但具體實操的時候，依然會面臨很多問題。

現(xiàn)在的“氣凝膠服裝”靠譜嗎？

為了將氣凝膠材料用于服裝，人們做了很多嘗試，但遺憾的是目前這些技術和工藝仍舊存在一些問題。

例如，氣凝膠纖維的制造過程很慢，力學性能又比較差，難以承受在后期的紡紗、織造過程中所需的張力。而表面粘著技術或者氣凝膠涂層技術，雖然能使處理過的面料在隔熱保暖性能方面有所提高，但是很容易出現(xiàn)面料不透氣不透濕的問題。而且還有氣凝膠顆粒剝落的情況。

可能有的朋友會疑惑了，前面不都說了航天服中使用了氣凝膠材料嗎？怎么就不能做衣服了？其實，用在航天服里的氣凝膠材料，是一種強度很高、擁有較好柔軟性的聚酰亞胺氣凝膠，這種材料目前只用于一些特殊領域例如航天服和防護服裝中。

雖然也叫“服裝”，但航天服和防護服裝屬于一類特種個人裝備系統(tǒng)而不是簡簡單單的一件衣服，氣凝膠材料作為保溫隔熱材料，只是該系統(tǒng)的一部分，還需要配備其他材料和設備來實現(xiàn)人體與外界環(huán)境之間的濕熱平衡，是完全不同于日常服裝的一個系統(tǒng)。

圖片來源：pixabay

總而言之，在目前技術條件下，氣凝膠材料在日常服裝的防寒保溫上的使用依然有相當大的局限性，工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)并實現(xiàn)商業(yè)化的情況也極少。建議消費者留意查看相關產(chǎn)品使用氣凝膠的材料和真實效果，不要盲目下單。

參考文獻

[1]趙國樑,李光武,薛蓉等.氣凝膠在紡織服裝領域的應用技術現(xiàn)狀[J].新材料產(chǎn)業(yè),2021,(02):48-53.DOI:10.19599/j.issn.1008-892x.2021.02.009

[2]馬筱逸,胡燕萍,王凱等.聚酰亞胺氣凝膠的制備及結構與性能研究進展[J/OL].高分子材料科學與工程,1-12[2023-11-13]https://doi.org/10.16865/j.cnki.1000-7555.2023.0221.

[3]NASA:NewUltra-Thin,FlexibleAerogelsCouldbeUsedtoMakeSuper-InsulatedClothinghttps://inhabitat.com/nasa-new-ultra-thin-flexible-aerogels-could-be-used-to-make-super-insulated-clothing/

[4]DurablePolyimideAerogels(LEW-TOPS-133)https://technology.nasa.gov/patent/LEW-TOPS-133

本文為科普中國-星空計劃作品

出品｜中國科協(xié)科普部

監(jiān)制｜中國科學技術出版社有限公司、北京中科星河文化傳媒有限公司

作者丨宋立丹 中國紡織建設規(guī)劃院

審核丨張杰 中國紡織建設規(guī)劃院總工程師