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深圳大學王元豐:可編輯的“環境感知”智能導濕紗線
2023-09-08  來源:高分子科技

  具有濕熱管理功能的智能織物以其在舒適、節能和健康方面的巨大價值于近年來備受關注。其中,濕管理織物關系到皮膚的汗液排出、蒸發和保持,在穿著觸感(干燥、濕潤或粘膩)和熱感(悶熱、寒冷,甚至體溫過低)方面發揮關鍵作用,這與水的高蒸發熱(~2.4 KJ g-1)和熱傳導率(~0.59 W m-1K-1)關系密切。現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制,僅適應某些特定的應用場景,難以滿足現代日常生活中人們多變的穿戴需求,如城市運動、跨城出行,甚至室內外場景切換等,且制備方法與現有紡織工業難以契合



  鑒于此,深圳大學王元豐研究團隊開發了一種可擴展的紗線表面原位聚合交聯方法,用于連續化制備具有可控熱響應潤濕行為的系列智能紡織紗線。通過將兩種溫敏高分子體系(PNIPAAmPDMAPS)分別接枝在棉紗線表面,可以實現截然相反的熱潤濕行為。其中,智能紗線的濕潤轉變模式和溫度可以通過調整聚合體系配方進行精確編輯,使紗線具有高度定制性。智能紗線表現出優異的機械強度、白度、可織性、生物相容性和耐洗性(可承受超過60次家庭水洗),可用于常規紡織品織造過程。通過設計織物結構,可按需定制具有自適應濕熱管理功能的智能紡織品。文章也通過采用兩種所制備的智能紗線與PET紗線進行混合織造,實現了環境感知的可變汗液傳導,在冷熱交替環境中可提供約1.6/2.8°C的冷卻/保暖效果,并時刻保持皮膚干爽。本方法為無源濕熱管理紡織品提供了豐富的設計基礎,同時兼顧了傳統穿著習慣和大規模生產的要求,為真正可穿的智能濕熱管理紡織品提供思路。 


圖1. 環境感知智能導濕紗線的制備流程與基本性能。 


圖2. 智能紗線的溫敏潤濕行為與親疏水轉變溫度的可編輯性。 


視頻1. 智能紗線的溫敏潤濕性。


視頻2.智能紗線織物的溫敏潤濕行為。


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”為題發表在國際界面領域權威期刊Journal of Colloid And Interface Science上。論文第一作者為深圳大學2020級碩士研究生結嫦,通訊作者為深圳大學材料學院王元豐(碩導/特聘副研究員/助理教授)。該研究得到了深圳大學陳仕國教授與哈佛大學張興才教授的悉心指導,并得到了國家自然科學基金、廣東省基礎研究面上項目和深圳市基礎研究重點項目的支持。


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

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