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纺织品通过展示可调节的红外发射率来实现冷却/加热的双模式控制，可以成为很有前途的下一代可穿戴热管理系统，但纺织品通常表现出恒定的红外发射。东华大学王宏志团队通过可扩展制造的辐射电致变色纤维编织制备动态温度调节纺织品，并且很容易由低电压驱动，从而产生 Δɛ≈0.35 的调制发射率。通过螺旋外电极和电化学可调碳纳米管层的协同结合，由于内阻随长度的增加而降低，因此在 5 秒内实现了超过 100 m 长度的纤维的出色电化学可控性。温度调节纺织品抑制了大量的温度变化，并确保在 11.2 °C 的环境温度波动下，模拟皮肤在 ≈1.6 °C 以内具有出色的温度调节能力（远优于传统纺织品：≈2.9 °C），通过将辐射电致变色纤维编织或刺绣到衣服以应用于可穿戴红外伪装和隐形红外显示器。
图1.动态热调节纺织品的雷达图对比与工作原理。（a）雷达图对比传统纺织品、红外调控薄膜及本研究的性能（响应速度、透气性、调控范围等）；（b）传统纺织品固定发射率与动态纺织品可调发射率的工作原理示意图，后者通过电压控制实现散热/保温模式切换
随着气候变化加剧，人体热舒适性管理需求日益增长。用于冷却和变暖的热辐射管理在温度波动的室内和室外（或白天和夜间）环境中保持人体的热舒适性方面发挥着重要作用。然而，传统纺织品因固定的红外发射率无法动态调节散热与保温，导致在温度波动环境中表现不佳。现有动态热管理技术（如引入响应材料、双层不对称结构、金属超表面和电化学器件）多依赖平面结构设计，牺牲了纺织品的透气性和穿戴舒适性，且制造工艺复杂、难以规模化。例如，基于机械拉伸或电化学镀银的调控方式响应速度慢（15秒）、循环稳定性差（300次），且无法兼顾大面积均匀性与长距离调控能力。
需要通过纤维构建单元组成的动态温度调节纺织品来解决上述问题，实际应用应满足三个基本要求：在大面积或长距离上高度可控、均匀和快速的体温调节；易于调整和刺激热发射，不受外部环境条件（如温度、光线和湿度）的影响；以可扩展的方式制造。
通过溶液涂覆与熔融挤出连续工艺制备辐射电致变色纤维，其核心结构包括Cu@Ni金属线内核、内层CNT（电荷平衡层）、PVDF基固态电解质、外层CNT（电致变色层）及螺旋缠绕的Cu@Ni外电极，最后通过熔融挤出聚乙烯（PE）保护层封装。具体步骤如下：首先，将Cu@Ni金属线 mm）涂覆内层CNT并干燥，随后通过电解质槽涂覆PVDF基固态电解质（120℃固化），再涂覆外层CNT分散液（异丙醇/NMP混合溶剂，含PVP稳定剂），最后螺旋缠绕Cu@Ni外电极（直径0.1 mm）并挤出PE保护层。CNT分散液的制备通过超声处理3小时，确保CNT与PVP质量比为1:4。采用 SEM 观察纤维截面与表面形貌，EDS 与 XPS 分析元素分布，FTIR 与 Roman 光谱检测化学键变化。电化学性能通过电化学工作站测试，结合红外热像仪记录表面温度随电压（-2~3.5 V）的响应。热管理测试采用模拟皮肤（恒温35℃）覆盖织物，监测环境温度波动（20.1~31.3℃）下的温变，传统棉织物作为对比。机械性能通过万能试验机测试拉伸强度，马丁代尔耐磨仪评估抗磨损性，洗涤测试（40℃皂液，100次循环）验证稳定性。透气性与透湿率分别通过空气透过率测试与自动织物透湿测试仪测量。
图2.辐射电致变色纤维的规模化制备与结构。（a）纤维制备流程：依次涂覆内层CNT、电解质、外层CNT，螺旋缠绕外电极后挤出PE保护层;（b-c）截面与表面SEM图像，显示螺旋电极与多层结构;（d）100米长纤维直径均一性（0.7±0.05 mm），插图为显微镜图像;（e）规模化生产的纤维及25×50 cm织物实物图
辐射电致变色纤维通过电化学调控CNT层的载流子浓度实现红外发射率动态变化。动态热调节纺织品的工作原理基于电化学调控碳纳米管（CNT）层的红外发射率，通过多物理场协同作用实现高效热管理。其核心机制在于通过施加外部电压改变CNT层的载流子浓度，从而调控材料的光学特性。当施加负电压（-2 V）时，CNT层发生空穴掺杂（p型掺杂），费米能级下移导致带间吸收减少，红外发射率从0.85降至0.50，形成低发射率态，有效反射人体辐射热量；反之，施加正电压（3.5 V）时，电子掺杂（n型掺杂）增强带间吸收，发射率恢复至高值（0.85），通过辐射冷却加速散热。这一过程通过拉曼光谱中G峰从1586 cm⁻¹向1611 cm⁻¹的偏移得到验证，直接反映了载流子浓度变化对材料电子结构的调控。
图3.纤维的红外发射率调控机制与性能。（a）电压调控CNT层离子掺杂示意图;（b）不同电压下的红外发射率曲线）;（c）拉曼光谱显示G峰随电压偏移，证实载流子浓度变化;（d）表面温度（Tf）随电压切换的响应曲线%初始值
为实现长距离均匀调控，纤维采用螺旋缠绕的Cu@Ni金属线作为外电极，结合高导电性CNT层（76.7 S/cm），形成分布式导电网络。COMSOL电场模拟显示，螺旋电极设计使电场沿纤维长度均匀分布，克服了传统轴向电阻随长度增加的问题。等效电路模型进一步表明，纤维内阻随长度呈双曲正切函数下降，支持100米长纤维仍保持5.4℃的温差调控能力。这种结构设计不仅确保快速响应（1.9秒），还能通过固态电解质的稳定离子传输路径和PE保护层的机械封装以显著提升耐久性。PE层通过熔融挤出工艺实现多重功能：抗磨损、防渗透、透气透湿、极端环境维持性能稳定。
图4.长距离调控性能与机理。（a）电场分布模拟：螺旋电极使电场均匀，无电极纤维电场衰减快；（b）15 cm与10米长纤维的Tf响应对比，螺旋电极显著提升调控速度与幅度；（c）不同活性材料（WO₃、PEDOT）的Tf调控效果，CNT最优；（d）100米长纤维仍保持ΔTf=5.4℃；（e）纤维内阻随长度增加而降低，符合理论模型；（f）单位长度等效电路模型
在热管理性能测试中，动态织物在环境温度波动11.2℃时，将模拟皮肤温度变化控制在1.6℃内（传统棉织物为2.9℃）。焦耳加热模式下，1.5 V电压5分钟内升温至53.95℃，极端低温（-18℃）下维持皮肤温度15℃。PE保护层赋予纤维优异耐久性，5000次摩擦后质量损失0.1%，洗涤100次后性能保持80%。透气性（3200 mm/s）与透湿率（0.045 g/cm²·h）优于商业棉织物，确保穿戴舒适性。刺绣织物可通过电压切换显示数字图案（“1”“2”“3”），实现红外隐身与动态显示。10×10 cm织物在3.5 V下隐藏人体红外信号，适用于军事伪装。能量消耗测试显示，织物在低发射率态（3.5 V）能耗为49.56 mW，高发射率态（-2 V）为10.00 mW，商用移动电源（37 Wh）可连续供电3700小时。
图5.多功能应用与热管理测试。（a）织物编织与刺绣集成示意图;（b）刺绣数字图案的红外显示效果（电压切换“1”“2”“3”）;（c）手臂覆盖织物的红外隐身效果（3.5 V低发射率态）;（d）温控测试装置示意图;（e-f）环境温度波动下，动态织物与棉织物的皮肤温变对比（ΔT_skin=1.6℃ vs. 2.9℃）;（g）高温环境下织物维持皮肤温度稳定;（h）70小时紫外/高低温/洗涤测试后性能保持80%;（i）PE保护层显著提升耐磨性（5000次摩擦质量无损失）
创新点包括：螺旋电极与CNT层协同设计（通过螺旋缠绕的Cu@Ni金属线作为外电极，结合高导电性CNT层实现长距离均匀电场分布，解决传统纤维轴向电阻随长度增加的问题，使长纤维仍保持快速响应与高发射率调控）；规模化生产（采用溶液涂覆与熔融挤出连续工艺，以3米/分钟的速度制备直径均一的纤维，支持大面积织物编织与刺绣集成）；多功能集成（可通过电压切换实现红外隐身如低发射率与动态显示如数字图案“1”“2”“3”）。
未来方向包括：探索低成本替代电极材料（如柔性导电聚合物），拓宽CNT层的光谱响应范围；结合湿度/光响应材料，实现多模态自适应调节；开发柔性传感器与织物电路的一体化设计。
最新市场调研数据显示，2024 年全球智能纺织品市场规模已达显著水平，并持续保持高速增长态势，预计将突破新里程碑，达数百亿美元级别。在中国市场，智能纺织品行业发展显著，市场规模不断扩大，已成为全球智能纺织品市场的重要组成部分。
智能纺织品产品类型丰富多样，涵盖具备温度调节、健康监测、安全防护、防暑降温等多种功能的纺织品。其应用领域广泛，除服装服饰、家居家纺、医疗健康领域外，还将在户外健身、智能交通、航空航天等新兴领域广泛应用。
SG2025 第十一届国际智能服装服饰产业大会(泉州)及2025国际智能纺织品技术创新大会将于3月28-29日在福建泉州召开，大会以“功能化创新智能化升级”为主题，聚焦智能服装服饰及纺织品发展的关键共性问题，探讨产业发展趋势与融合解决之道，展示最新成果、前沿技术和产品，推动行业应用与消费普及，搭建创新合作、国际交流与成果展示平台，汇聚全球要素资源，致力于将其打造为全球智能服装服饰及智能纺织品领域的顶级峰会。
主办单位：SG 上海国际智能服装服饰博览会组委会、深圳市智能服装服饰产业发展研究会、中国国际贸易促进委员会上海浦东分会、深圳市计量质量检测研究院、国家数字电子产品质量监督检验中心、江苏服装品牌协同创新中心、中国纺织工业联合会纺织行业智能纤维技术与制品重点实验室、泉州师范纺织与服装学院、上海福琼展览有限公司。
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陶肖明（欧洲自然科学院外籍院士、美国机械工程师学会院士、香港理工大学纺织及制衣学系教授）
李长明（苏州科技大学材料科学与工程学院院长，欧洲科学院外籍院士、俄罗斯工程院外籍院士、美国医学与生物工程院院士、教授）
王学文（西北工业大学柔性电子研究院副院长、柔性电子前沿科学中心副主任教授）
王宏志（东华大学教授，科研院副院长，纺织行业智能纤维技术与制品重点实验室主任）
樊威（西安工程大学纺织科学与工程学院副院长、柔性电子与智能纺织研究院院长、教授，博士生导师）
刘莉（北京服装学院服装艺术与工程学院教授、国家冬季运动服装装备研发中心主任）
王宗敏（郑州大学互联网医疗与健康服务河南省协同创新中心主任、河南省互联网医疗产业联盟理事长教授）
严威（东华大学材料科学与工程学院、纤维材料改性国家重点实验室教授 / 博士生导师）苏颖（中国科学技术信息研究所工程技术中心副研究员）
1.智能服装服饰：运动服、心率衣、心电衣、温控服、理疗服、防护服、变色服、定位、防丢服、牛仔服、变色服、礼服、羽绒服、潜水服、童装、婚纱服、婴幼儿服装、内衣、睡衣、文胸、内裤、T 恤背心、衬衫、雨衣、冲锋衣、航空服、军服、医疗服、警察服、量子服饰、石墨烯服饰、消防服、抗菌服等各智能功能服、智能定制品牌、智能枕头、智能被子、智能毯、智能鞋、智能帽、智能袜、智能领带、口罩、户外装备、户外服饰、智能背包、沙发家纺、床上用品等。
2.智能服装技术及硬件：电子信息技术、传感器技术、触控技术、生物识别技术、RFID 技术、3D 打印技术、信息管理系统、智能硬件、电子元件、IC 芯片、定制系统、CAM/CAD 系统 / 吊挂系统、3D 智能试衣系统、智能试衣镜及其他相关技术与硬件等。
3.智能服装生产设备：智能化自动化服装生产线、机器人、裁、剪、缝各类智能化自动化设备、智能印花设备、智能纺织设备、智能制衣设备、激光设备、超声波、智能服装专用设备及其他相关 4.0 的技术与设备等。
4.智能服装高新材料：智能织物、面料、纤维、纱线、相变纤维、记忆纤维、智能凝胶纤维、光导纤维、调温纤维、石墨烯、量子科技、纳米材料、光变材料等相关高新服装材料。
人民币 2000 元 / 人（含会议费、资料费、场地费、午餐费、晚餐费）。
标准展位（6m²）12800 元（包括两人参会费用、展出场地、2.5m 高壁板、楣牌制作一条、6 平方米地毯、咨询桌一张、椅子二把、10A/220V 单相插座一个，射灯二支，清洁安保服务）。
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