人體熱管理技術(shù)是針對(duì)人體微環(huán)境溫度進(jìn)行調(diào)控,與傳統(tǒng)室內(nèi)溫度控制系統(tǒng)相比更節(jié)能環(huán)保,還可及時(shí)有效維護(hù)人體在各種環(huán)境中的熱舒適性。目前,眾多研究人員通過(guò)浸漬涂層或共混紡絲工藝制備了填充型導(dǎo)熱復(fù)合纖維材料,獲得了具有一定導(dǎo)熱降溫功能的涼爽織物。但這些織物透濕性能差,降溫效率有限,且無(wú)法阻止液態(tài)水的滲透,限制了其在人體降溫領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用。因此,開(kāi)發(fā)出具有防水透濕性能的高導(dǎo)熱纖維材料以實(shí)現(xiàn)人體熱舒適性提升是當(dāng)前面臨的一大挑戰(zhàn)。
面對(duì)這一挑戰(zhàn),東華大學(xué)紡織科技創(chuàng)新中心俞建勇院士和丁彬教授團(tuán)隊(duì)帶領(lǐng)的納米纖維研究團(tuán)隊(duì)利用靜電紡絲技術(shù)一步制備了連續(xù)氮化硼導(dǎo)熱框架貫穿的高導(dǎo)熱超疏水聚氨酯防水透濕納米纖維膜。通過(guò)研究聚合物-溶劑-非溶劑系統(tǒng)構(gòu)成對(duì)纖維堆積結(jié)構(gòu)的影響,在納米纖維微孔膜中構(gòu)筑了具有三維互連氮化硼導(dǎo)熱框架,在保證纖維高透濕性能的前提下實(shí)現(xiàn)了材料導(dǎo)熱性能的提升;同時(shí)采用低表面能的氟化聚氨酯對(duì)纖維表面潤(rùn)濕性調(diào)控,使纖維膜具備了良好的超疏水特性和耐水滲透性。
圖1.(a)超疏水高導(dǎo)熱納米纖維膜的制備和結(jié)構(gòu)組成;(b)超疏水高導(dǎo)熱納米纖維膜導(dǎo)熱、透濕、防水性能示意圖
圖2. 不同濕度環(huán)境下制備纖維膜的(a)透濕率和透氣性、(b)水平方向和垂直方向?qū)嵯禂?shù);(c)納米纖維膜與普通面料垂直方向?qū)嵯禂?shù)的對(duì)比;不同濕度環(huán)境下制備纖維膜的(d)堆積結(jié)構(gòu)示意圖、(e)熱阻和濕阻。
以上相關(guān)研究成果以“Thermoconductive, Moisture-Permeable, and Superhydrophobic Nanofibrous Membranes with Interpenetrated Boron Nitride Network for Personal Cooling Fabrics”為題發(fā)表在《ACS Applied Materials & Interfaces》期刊上,文章DOI:10.1021/acsami.0c04486。東華大學(xué)紡織學(xué)院博士生余西為第一作者,丁彬教授和斯陽(yáng)研究員為共同通訊作者。該工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、中央高;A(chǔ)研究項(xiàng)目的大力資助。
論文鏈接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.0c04486
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