微流控蓄热调温纤维的制备及研究

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铯钨青铜(Cs0.33WO3)是一类有着优异近红外光(NIR)吸收性能的材料,有效吸收太阳能并转化为热能。石蜡(PW)是一类能够利用相态转变吸收或释放热量的储能材料。将两者结合应用于纺织领域,可有效减少因温度突变而引起的人体不适,同时达到提高能源利用率的目的。本课题利用自制的同轴微流控纺丝装置,制备以TPU溶液为外部溶液,去离子水为内部溶液及凝固浴的TPU中空纤维。通过控制内、外部溶液流速及溶液浓度,实现了对纤维形态及结构的精确操控。综合考量纤维的孔洞分布、力学性能及柔性,选取出最佳纺丝工艺。并在该纺丝工艺的基础上向纺丝液中添加Cs0.33WO3粉,制备出具有近红外吸收性能的TPU/Cs复合中空纤维。用红外灯照射该复合织物表面,120 s内织物内部温度升高了 20.8℃,显示出该复合纤维优异的光热转换性能。然而,过高的温度波动易让人体产生不适。本文在上述TPU/Cs纤维制备的基础上,通过在纤维空腔中灌注液态石蜡,制备出以石蜡为芯层、TPU/Cs为皮层的PW@TPU/Cs复合相变纤维。并利用该纤维的一维优势,将其编织成自制房屋模型的屋顶,采用红外灯照射、放置冰块的方法,分别模拟了白天炎热、夜晚寒冷的环境条件。结果显示,在PW@TPU/Cs5%相变织物遮盖下,房屋室内温度(红外灯照射:18~20.3℃、放置冰块:18~21℃)均处于人体适宜温度(18~26℃)之间,且温度变化平稳,表示该复合相变织物非常优异的蓄热调温性能,是真正意义上的绿色环保纺织品。
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