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智能調溫類適溫型纖維的研究起源于20世紀80年代，最早為美國國家航空與航天局研究項目所開發的Outlast腈綸基智能調溫纖維，是采用包裹有相變材料石蠟烴的微膠囊加入到腈綸紡絲液中所得，當時是美國太空總署為登月計劃而研發的，用于宇航員服裝和保護太空實驗精密儀器等外套，于1988年開發成功，1994年首次用于商業用途。

1997年美國太空總署成立了Gateway公司專門從事智能調溫纖維的開發研究，將Outlast腈綸基纖維注冊商標為outlast，發展用于普通服裝，并從此在美國及歐洲市場上銷售。此后，德國Kelheim纖維公司與Outlast公司合作開發出Outlast粘膠型纖維，其實就是將相變材料微膠囊加入到粘膠纖維的紡絲液中得到的，其隔熱效果達到42.5%，并獲得專利。

腈綸基、黏膠基Outlast智能調溫纖維形態

目前以相變材料作為智能調溫纖維的開發與應用，在國外比較成熟的主要有美國和瑞士，他們生產的調溫纖維主要是微膠囊紡絲工藝；歐洲和日本也有這方面的研究。德國最早研制成功硫酸鈉蓄熱微膠囊整理材料；之后，又開發了在中空纖維充入溶劑與惰性氣體的織物。日本的代表技術是大和化學工業研制的微膠囊漿料涂層。

1.智能調溫機理

智能調溫纖維又叫空調纖維，是將相變材料（簡稱PCM）技術與纖維制造技術相結合開發出的一類新型功能性產品，具有雙向溫度調節作用。當外界環境溫度升高時，纖維中包含的相變材料發生相變，從固態變為液態，吸收熱量儲存于纖維內部；當外界環境溫度降低時，相變材料從液態變為固態，釋放出儲存的熱量，保持體表溫度，使人體處于一種舒適的狀態。智能調溫纖維的這種吸熱和放熱過程是自動的、可逆的、無限次的。

智能調溫紡織品的調溫機理與傳統保溫衣物有明顯不同：傳統衣物主要是利用空氣熱傳導率極小的特點，采用提高織物內部靜止空氣的方法來避免熱量散失的，其絕熱效果主要取決于織物的厚度和密度，且其保溫效果受外界壓縮和水分的影響；智能調溫紡織品利用其內部的相變材料來調節熱量而不是隔絕熱，是一種對水分和外界壓力影響不敏感的，能為人體提供舒適微氣候環境的全新保溫纖維。

2.相變材料選擇

相變是指某些物質在一定溫度下相態發生變化的現象。相變時所吸收或放出的能量稱為相變熱（也叫做相變潛熱），物質溫度變化時的吸放熱量叫做顯熱，相對于顯熱來說，相變熱要大得多。所以相變材料選擇是制備智能調溫纖維及其紡織品的第一步。

適用于紡織品的相變纖維材料應具有：相變潛熱高；安全可靠，化學和物理性質穩定；具有適宜的相變溫度范圍；具有適宜的熱傳導系數，靈敏性高，能較快地吸收和釋放熱量；相轉變過程完全可逆；相變體積變化小；經濟可行；等特點。

3.相變材料種類

通常用于紡織品的相變材料有：無機相變材料，如MgCl2·6H2O、CaCl2·6H2O、Na2SO4·10H2O、Na2HPO4·12H2O等，相變溫度小于35℃，相變熱為100J/g~300J/g。有機相變材料，如有機酸酯類、多元醇類、高級烷烴類和有機酯類等，應用較多的相變材料直鏈烷烴的相變熱可達200J/g~300J/g、相變溫度為18℃~40℃。復合相變材料，是一些可用于紡織品的相變材料的物理性質，通過合理復配能夠得到在一定溫度范圍內具有調溫作用的復合相變材料，如一些烷烴的物理性質：十六烷的熔點18.5℃、結晶溫度16.2℃、熱焓237J/g；十七烷的熔點22.5℃、結晶溫度21.5℃、熱焓213J/g；壬烷的熔點32.1℃、結晶溫度26.4℃、熱焓222J/g。

4.生產加工方法

目前，生產智能調溫纖維的加工方法有以下幾種：

（1）中空纖維浸漬法。該法是將中空纖維浸漬于相變材料溶液中，使中空部分充滿相變材料，再將纖維兩端封閉。缺點是用中空纖維填充法制得的調溫纖維內徑較大，相變物質殘留于纖維表面，故易于滲出和洗出，而且浸漬法存在封端困難，作為服用纖維使用還有很大局限性。

（2）熔融復合紡絲法。將石蠟烴類相變材料混合一定的二氧化硅粉末，與聚烯烴進行熔融紡絲，可以得到相變溫度為15℃~65℃的調溫纖維。

（3）涂層法。是把相變物質固定到織物上的簡便易行的方法，即將相變物質與樹脂通過催化固著在纖維上，或采用具有防水透濕性的調溫涂料涂覆在紡織品表面，抑或用相變物質與免燙樹脂整理劑混合整理到織物，也可將復合相變材料與粘合劑混合后涂覆在紡織面料的表面而制成智能調溫紡織品。

（4）微膠囊紡絲法。將平均直徑1～5μm的含有相變物質的微膠囊與成纖聚合物溶液混合后紡絲，其他工藝與復合紡絲相同。該方法已經成功地應用于聚丙烯腈系列纖維的溶液紡絲中，得到了PCM分布均勻、蓄熱能力顯著的相變纖維。

在上述4種生產智能調溫類適溫型纖維的方法中，中空纖維浸漬法存在封端困難；復合熔融紡絲法需要加入大量增塑劑才能用于紡絲；涂層織物雖然熱焓值很高，但普遍存在手感較差的缺點。所以，微膠囊復合紡絲法生產智能調溫纖維是目前最實用的先進的加工方法。

5.新型纖維開發動向

最近美國Outlast公司新開發出的Air conditioning Thermal纖維，為Outlast空調纖維又增加了一個新的品種。該纖維技術關鍵是使用微膠囊包裹的熱敏碳氫改性材料，具有潛熱形式的吸收儲存和釋放的功能，自動調溫范圍為1℃~20℃；巴西Rhodia 公司推出一種新的以聚酰胺6.6為原料的GaoShushi纖維，這種纖維嵌入一種專利正二十烷改性的復合相變材料，用這種纖維生產的運動服裝或者內衣具備體溫調節功能，還可以改善血液微循環。

瑞士schoeller公司最近推出可彈性調整溫度的創新智能型調溫纖維，其創新的關鍵是采用具有熱致型SMP“形態記憶導電功能”的相變聚合物納米材料制成PS-change仿生學調溫纖維，能根據天氣變化自動調節穿衣的溫度，而且可彈性調節水氣滲透力，迅速排出濕氣，具有高度防水及防風功能。

德國特雷維拉公司新開發出一種可控型自動調節溫度的LCAT纖維，在腈綸型Outlast智能纖維的基礎上采用十六烷和2-乙烯基丙烯系納米相變材料的微膠囊紡絲法制成，相變材料所占比例越大，所調控溫度范圍也就越大。

德國科萊恩公司新研發的牛奶蛋白調溫纖維Milkprotein，在牛奶蛋白噴絲液中加入有機復合PCM相變材料制成。該公司的最新研究還表明，應用這項新技術可以制造由奶酪蛋白、有機毛蛋白、麥乳蛋白或玉米蛋白等蛋白質改性合成的高儲熱量溫度舒適性智能調溫纖維。