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    東華大學:受植物蒸騰作用啟發研究出吸濕涼爽功能性紡織品

       日期:2021-02-25     來源:紡織導報    瀏覽:124    評論:0    

    隨著生活水平的不斷提高,人們對于服裝的舒適性與功能性要求越來越高。人在運動過程中會產生大量的熱,若不能及時排出,則會產生黏膩等不適感。人體的散熱主要以汗液蒸發以及織物內外熱傳導等形式進行,因此,具有吸濕排汗、涼爽功能的紡織品需求量逐年增加。

    然而,織物快速的汗液蒸發依賴于相互貫通的毛細孔隙,高效的內外導熱則需要致密結構,兩者的優化平衡存在沖突。目前開發的舒適功能紡織面料通常比較側重于吸濕導濕能力而忽略了散熱性能,因此兼具吸濕涼爽功能的紡織品開發具有重要意義。

    經過數百萬年的自然進化,植物擁有了一種最優化的水分傳輸與熱量散發方式——蒸騰作用,通過維管組織和葉脈系統的多級分叉網絡,植物可以獲得所需的營養物質、水分并與外界進行熱量交換。

    通過比較可以發現,植物蒸騰作用和吸濕涼爽紡織品的工作原理是相通的。植物從地下汲取水分,通過維管與葉脈系統運輸,促進養分的傳遞和水分蒸發,避免高溫損傷;吸濕涼爽紡織品從皮膚表面汲取汗液,通過纖維間的毛細孔隙快速傳遞蒸發,給人體帶來干燥、涼爽的微氣候。因此,具有多級互連網絡結構的纖維膜可成為多功能吸濕涼爽紡織品的優化設計方向。

    近日,東華大學丁彬課題組基于仿生植物蒸騰作用成功制備了具有多級互連網孔結構的吸濕涼爽紡織品。該織物是以聚氨酯/氮化硼納米片(PU/BNNS)高導熱取向纖維為材料,利用纖維間多級分叉的互通孔道,實現了反重力單項導濕與高效散熱的性能。

    制備的吸濕涼爽紡織品的單向導濕指數可達1072%,水分蒸發速率可達0.36g/h,通過熱紅外攝像機可以直觀地看出仿生PU/BNNS纖維膜與傳統織物相比在干/濕條件下均表現出更好的散熱性能。

    此外,在優化性能的基礎上,該工作提出了基于多級互連網孔結構的導濕散熱機制,為深入了解纖維材料多級連通孔道中的熱濕輸運提供了理論依據,為多功能吸濕涼爽紡織品的設計與開發提供了借鑒。

    相關成果以“A Biomimetic Transpiration Textile for Highly Efficient Personal Drying and Cooling”為題,發表在Advanced Functional Materials。

     
     
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