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  隨著生活水平的提高，人們對(duì)穿著的舒適性要求也日漸提升。在炎熱潮濕的夏天，我們希望衣物能有清涼干爽的體感；而在寒冷干燥的冬季，則需要衣物能保持體表溫暖濕潤(rùn)。近年來(lái)，科學(xué)家們已成功開(kāi)發(fā)出了可分別適應(yīng)上述兩種不同場(chǎng)景的快干衣和保暖織物。然而，實(shí)際的日常穿著環(huán)境是非常復(fù)雜的，尤其在室內(nèi)外場(chǎng)景切換時(shí)（譬如夏季進(jìn)出空調(diào)房），具有單一“冬暖”或“夏涼”的衣物由于只能提供一種場(chǎng)景的舒適度，無(wú)法適應(yīng)復(fù)雜場(chǎng)景，更有甚者會(huì)導(dǎo)致人體受涼生病，其適應(yīng)性差大大限制了實(shí)際應(yīng)用。因此，為了能夠在復(fù)雜環(huán)境下最大限度地保持人體舒適度，亟需設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)在高溫時(shí)加速體表熱量和濕度釋放，低溫時(shí)又能保持體表溫暖濕潤(rùn)的自適應(yīng)智能織物。

圖1. 雙面協(xié)同智能Janus織物的溫度自適應(yīng)控濕調(diào)溫示意圖。

  鑒于此，香港中文大學(xué)（深圳）理工學(xué)院朱世平和張祺團(tuán)隊(duì)提出了“可逆單向?qū)穸䴓O管”的概念，即利用兩種具有相反刺激響應(yīng)特性的溫敏高分子通過(guò)單面噴涂-原位交聯(lián)的方法整理到棉織物的正反兩面，構(gòu)建具有雙面協(xié)同性能的智能織物，實(shí)現(xiàn)溫度變化下可逆的單向?qū)衽c熱對(duì)流調(diào)節(jié)。高溫時(shí)（40 ℃），織物內(nèi)層疏水外層親水，汗液通過(guò)不對(duì)稱表面能梯度快速由內(nèi)向外傳輸并在外層鋪展，加速蒸發(fā)，與傳統(tǒng)棉織物相比，蒸發(fā)速率提高50 %，溫度降低1.2-2.3 ℃。而在低溫時(shí)（10 ℃），織物內(nèi)層親水外層疏水，同時(shí)內(nèi)層高分子吸濕膨脹導(dǎo)致孔隙降低，減緩對(duì)流傳熱，使?jié)穸群蜔崃勘３衷隗w側(cè)，比較棉織物包裹時(shí)有更好的防驟冷效果（延長(zhǎng)120秒冷卻時(shí)間和最高3.3 ℃保暖效果）。

圖2. 智能Janus織物的合成方法（a-b）和表征（c-g）。

  該團(tuán)隊(duì)將整理有LCST型高分子聚2-(2-甲氧基乙氧基)甲基丙烯酸乙酯 (PMEO2MA)的一面作為織物內(nèi)層（靠近皮膚的一層），將整理了UCST型高分子聚磺基甜菜堿 (PDMAPS)的一面作為外層。值得注意的是，兩種高分子具有相近的相轉(zhuǎn)變溫度（26 ~ 27 ℃），且具有較好的生物相容性。此外，在單面噴涂高分子之前，織物進(jìn)行了雙鍵硅烷偶聯(lián)劑的預(yù)處理，一方面使織物基底疏水化防止汗液在織物內(nèi)部滯留，另一方面引入的雙鍵與后續(xù)的高分子原位交聯(lián)形成共價(jià)結(jié)合，提高整理劑牢度。該方法為設(shè)計(jì)環(huán)境適應(yīng)性控濕調(diào)溫織物提供了新思路，同時(shí)在基于紡織品的智能膜材料領(lǐng)域也具有潛在應(yīng)用。

圖3. 雙面協(xié)同智能Janus織物的單向?qū)駲C(jī)理（a-b）和溫度自適應(yīng)控濕調(diào)溫效果（c-e為高溫效果，f-h為低溫效果）。

  該研究成果“Reversible Water Transportation Diode: Temperature-Adaptive Smart Janus Textile for Moisture/Thermal Management”近期發(fā)表在Advanced Functional Materials，論文第一作者為香港中文大學(xué)（深圳）理工學(xué)院王元豐博士，通訊作者為香港中文大學(xué)（深圳）理工學(xué)院張祺助理教授和朱世平教授。

  論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/adfm.201907851