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江南大學(xué)殷允杰團隊 CEJ：集成動態(tài)熱致變色和可逆水傳輸?shù)椒謱釉O(shè)計的織物中 - 用于自適應(yīng)個人熱管理
2025-02-26  來源：高分子科技

  隨著社會經(jīng)濟發(fā)展和生活水平提高，人們愈發(fā)重視個人健康和身體熱舒適。經(jīng)濟增長依賴化石燃料，進而引發(fā)溫室效應(yīng)和極端天氣，嚴(yán)重威脅人類生活，全球溫室氣體排放可能導(dǎo)致21世紀(jì)全球氣溫上升超1.5℃。傳統(tǒng)紡織品功能單一，無法適應(yīng)動態(tài)氣候變化，在不同溫度環(huán)境轉(zhuǎn)換時，易使人體產(chǎn)生不適并可能引發(fā)健康問題�？椢锘鶄€人熱濕管理技術(shù)可調(diào)節(jié)體溫，但現(xiàn)有動態(tài)熱管理紡織品，如輻射冷卻、加熱織物、溫濕度響應(yīng)織物等，大多只能在高溫或低溫下單一地制冷或制熱，無法根據(jù)環(huán)境變化有效調(diào)節(jié)人體溫濕度。具有Janus潤濕性的紡織品雖能改善汗液管理，但仍存在局限性。因此，開發(fā)動態(tài)調(diào)節(jié)個人熱濕舒適性的紡織品仍然是一個挑戰(zhàn)。


  江南大學(xué)殷允杰教授團隊致力于動態(tài)熱管理紡織品的開發(fā)及其規(guī)�；Ｔ谇捌诘难芯恐�，該團隊將合成的溫敏聚合物P(MEO2MA-co-OEGMA475-co-GMA)接枝到棉織物上（Cellulose 31, 4007–4023 (2024)），實現(xiàn)了棉織物的溫度自適應(yīng)親疏水轉(zhuǎn)變，用于環(huán)境溫度變化時的個人熱管理；通過相分離和噴涂固化的方式在滌綸織物的兩側(cè)形成具有高太陽光反射率、高紅外發(fā)射率的醋酸纖維素/Al2O3多孔結(jié)構(gòu)和高太陽光吸收率的MWCNTs層（Chem. Eng. J. 2024.156713），通過手動反轉(zhuǎn)紡織品，改變紡織品的光學(xué)性能，以實現(xiàn)輻射冷卻和太陽光加熱兩種熱管理模式的切換。


  近期，該團隊通過絲網(wǎng)印刷和紫外線引發(fā)原位交聯(lián)的策略分別將熱致變色微膠囊和PNIPAM固定在棉織物的兩側(cè)，制備了一種分層設(shè)計的熱管理織物（MPT@CF），具有動態(tài)熱致變色（可見光調(diào)節(jié)能力為59%）和溫度變化時可逆的水分傳輸，旨在可逆地調(diào)節(jié)太陽光的吸收和潤濕梯度。在寒冷的環(huán)境中，MPT@CF顯著吸收陽光并保持兩側(cè)的親水性，從而最大限度地提高太陽吸收率并保持溫暖、潮濕的小氣候。在高溫環(huán)境下，MPT@CF顯著反射陽光，轉(zhuǎn)化為內(nèi)疏水外親水狀態(tài)，最大限度地減少能量輸入，加速汗液傳導(dǎo)。此外，MPT@CF還具有良好的透氣性和透濕性、柔韌性、耐磨性和機械性能，以滿足日常使用。這種創(chuàng)新設(shè)計可以最大限度地提高人體在不同環(huán)境下的熱舒適性，為PTM/PMM紡織品的發(fā)展提供了有效的策略。


圖1：MPT@CF的自適應(yīng)熱管理機理


圖2：MPT@CF的制備流程、微觀形貌、結(jié)構(gòu)表征


圖3：MPT@CF的光學(xué)性能和自適應(yīng)光熱調(diào)節(jié)性能


圖4：MPT@CF的親疏水轉(zhuǎn)變行為與機理


圖5：MPT@CF的動態(tài)水分管理性能和服用性能


  相關(guān)研究成果以“Integration of dynamic thermochromism and reversible moisture transport in hierarchically designed fabric for adaptive personal thermal management”為題發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊《Chemical Engineering Journal》（IF=13.4）上。江南大學(xué)紡織科學(xué)與工程學(xué)院殷允杰教授為論文的通訊作者，江南大學(xué)24級博士研究生薛仝為論文的第一作者。


  原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.160826

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（責(zé)任編輯：xu）
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