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深圳大學(xué)王元豐：可編輯的“環(huán)境感知”智能導(dǎo)濕紗線
2023-09-08  來(lái)源：高分子科技

  具有濕熱管理功能的智能織物以其在舒適、節(jié)能和健康方面的巨大價(jià)值于近年來(lái)備受關(guān)注。其中，濕管理織物關(guān)系到皮膚的汗液排出、蒸發(fā)和保持，在穿著觸感（干燥、濕潤(rùn)或粘膩）和熱感（悶熱、寒冷，甚至體溫過(guò)低）方面發(fā)揮關(guān)鍵作用，這與水的高蒸發(fā)熱（~2.4 KJ g-1）和熱傳導(dǎo)率（~0.59 W m-1K-1）關(guān)系密切，F(xiàn)階段的新型濕管理織物雖然性能卓越，但往往受限于固定的作用機(jī)制，僅適應(yīng)某些特定的應(yīng)用場(chǎng)景，難以滿足現(xiàn)代日常生活中人們多變的穿戴需求，如城市運(yùn)動(dòng)、跨城出行，甚至室內(nèi)外場(chǎng)景切換等，且制備方法與現(xiàn)有紡織工業(yè)難以契合。



  鑒于此，深圳大學(xué)王元豐研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種可擴(kuò)展的紗線表面原位聚合交聯(lián)方法，用于連續(xù)化制備具有可控?zé)犴憫?yīng)潤(rùn)濕行為的系列智能紡織紗線。通過(guò)將兩種溫敏高分子體系（PNIPAAm和PDMAPS）分別接枝在棉紗線表面，可以實(shí)現(xiàn)截然相反的熱潤(rùn)濕行為。其中，智能紗線的濕潤(rùn)轉(zhuǎn)變模式和溫度可以通過(guò)調(diào)整聚合體系配方進(jìn)行精確編輯，使紗線具有高度定制性。智能紗線表現(xiàn)出優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度、白度、可織性、生物相容性和耐洗性（可承受超過(guò)60次家庭水洗），可用于常規(guī)紡織品織造過(guò)程。通過(guò)設(shè)計(jì)織物結(jié)構(gòu)，可按需定制具有自適應(yīng)濕熱管理功能的智能紡織品。文章也通過(guò)采用兩種所制備的智能紗線與PET紗線進(jìn)行混合織造，實(shí)現(xiàn)了環(huán)境感知的可變汗液傳導(dǎo)，在冷熱交替環(huán)境中可提供約1.6/2.8°C的冷卻/保暖效果，并時(shí)刻保持皮膚干爽。本方法為無(wú)源濕熱管理紡織品提供了豐富的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，同時(shí)兼顧了傳統(tǒng)穿著習(xí)慣和大規(guī)模生產(chǎn)的要求，為真正可穿的智能濕熱管理紡織品提供思路。 


圖1. 環(huán)境感知智能導(dǎo)濕紗線的制備流程與基本性能。 


圖2. 智能紗線的溫敏潤(rùn)濕行為與親疏水轉(zhuǎn)變溫度的可編輯性。 


視頻1. 智能紗線的溫敏潤(rùn)濕性。


視頻2.智能紗線織物的溫敏潤(rùn)濕行為。


圖3.智能混合織物（兩種反向智能紗線加滌綸紗線混合制造）的濕熱管理性能。


  該成果以“Smart and programmed thermo-wetting yarns for scalable and customizable moisture/heat conditioning textiles”為題發(fā)表在國(guó)際界面領(lǐng)域權(quán)威期刊Journal of Colloid And Interface Science上。論文第一作者為深圳大學(xué)2020級(jí)碩士研究生梁結(jié)嫦，通訊作者為深圳大學(xué)材料學(xué)院王元豐（碩導(dǎo)/特聘副研究員/助理教授）。該研究得到了深圳大學(xué)陳仕國(guó)教授與哈佛大學(xué)張興才教授的悉心指導(dǎo)，并得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、廣東省基礎(chǔ)研究面上項(xiàng)目和深圳市基礎(chǔ)研究重點(diǎn)項(xiàng)目的支持。


  原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.jcis.2023.08.013

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