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江南大學殷允杰團隊 CEJ：集成動態熱致變色和可逆水傳輸到分層設計的織物中 - 用于自適應個人熱管理

2025-02-26 來源：高分子科技

隨著社會經濟發展和生活水平提高，人們愈發重視個人健康和身體熱舒適。經濟增長依賴化石燃料，進而引發溫室效應和極端天氣，嚴重威脅人類生活，全球溫室氣體排放可能導致21世紀全球氣溫上升超1.5℃。傳統紡織品功能單一，無法適應動態氣候變化，在不同溫度環境轉換時，易使人體產生不適并可能引發健康問題。織物基個人熱濕管理技術可調節體溫，但現有動態熱管理紡織品，如輻射冷卻、加熱織物、溫濕度響應織物等，大多只能在高溫或低溫下單一地制冷或制熱，無法根據環境變化有效調節人體溫濕度。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，開發動態調節個人熱濕舒適性的紡織品仍然是一個挑戰。

江南大學殷允杰教授團隊致力于動態熱管理紡織品的開發及其規模化。在前期的研究中，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)），實現了棉織物的溫度自適應親疏水轉變，用于環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形成具有高太陽光反射率、高紅外發射率的醋酸纖維素/Al₂O₃多孔結構和高太陽光吸收率的MWCNTs層（Chem. Eng. J. 2024.156713），通過手動反轉紡織品，改變紡織品的光學性能，以實現輻射冷卻和太陽光加熱兩種熱管理模式的切換。

近期，該團隊通過絲網印刷和紫外線引發原位交聯的策略分別將熱致變色微膠囊和PNIPAM固定在棉織物的兩側，制備了一種分層設計的熱管理織物（MPT@CF），具有動態熱致變色（可見光調節能力為59%）和溫度變化時可逆的水分傳輸，旨在可逆地調節太陽光的吸收和潤濕梯度。在寒冷的環境中，MPT@CF顯著吸收陽光并保持兩側的親水性，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。在高溫環境下，MPT@CF顯著反射陽光，轉化為內疏水外親水狀態，最大限度地減少能量輸入，加速汗液傳導。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。這種創新設計可以最大限度地提高人體在不同環境下的熱舒適性，為PTM/PMM紡織品的發展提供了有效的策略。

圖1：MPT@CF的自適應熱管理機理

圖2：MPT@CF的制備流程、微觀形貌、結構表征

圖3：MPT@CF的光學性能和自適應光熱調節性能

圖4：MPT@CF的親疏水轉變行為與機理

圖5：MPT@CF的動態水分管理性能和服用性能

相關研究成果以“Integration of dynamic thermochromism and reversible moisture transport in hierarchically designed fabric for adaptive personal thermal management”為題發表在國際學術期刊《Chemical Engineering Journal》（IF=13.4）上。江南大學紡織科學與工程學院殷允杰教授為論文的通訊作者，江南大學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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（責任編輯：xu）

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