隨著生活水平的不斷提高，人們對(duì)于服裝的舒適性與功能性要求越來越高。人在運(yùn)動(dòng)過程中會(huì)產(chǎn)生大量的熱，若不能及時(shí)排出，則會(huì)產(chǎn)生黏膩等不適感。人體的散熱主要以汗液蒸發(fā)以及織物內(nèi)外熱傳導(dǎo)等形式進(jìn)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(fā)依賴于相互貫通的毛細(xì)孔隙，高效的內(nèi)外導(dǎo)熱則需要致密結(jié)構(gòu)，兩者的優(yōu)化平衡存在沖突。目前開發(fā)的舒適功能紡織面料通常比較側(cè)重于吸濕導(dǎo)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(fā)具有重要意義。
經(jīng)過數(shù)百萬年的自然進(jìn)化，植物擁有了一種最優(yōu)化的水分傳輸與熱量散發(fā)方式——蒸騰作用，通過維管組織和葉脈系統(tǒng)的多級(jí)分叉網(wǎng)絡(luò)，植物可以獲得所需的營養(yǎng)物質(zhì)、水分并與外界進(jìn)行熱量交換。
通過比較可以發(fā)現(xiàn)，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(tǒng)運(yùn)輸，促進(jìn)養(yǎng)分的傳遞和水分蒸發(fā)，避免高溫?fù)p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(xì)孔隙快速傳遞蒸發(fā)，給人體帶來干燥、涼爽的微氣候。因此，具有多級(jí)互連網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的纖維膜可成為多功能吸濕涼爽紡織品的優(yōu)化設(shè)計(jì)方向。
近日，東華大學(xué)丁彬課題組基于仿生植物蒸騰作用成功制備了具有多級(jí)互連網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)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(dǎo)熱取向纖維為材料，利用纖維間多級(jí)分叉的互通孔道，實(shí)現(xiàn)了反重力單項(xiàng)導(dǎo)濕與高效散熱的性能。
制備的吸濕涼爽紡織品的單向?qū)裰笖?shù)可達(dá)1072%，水分蒸發(fā)速率可達(dá)0.36g／h，通過熱紅外攝像機(jī)可以直觀地看出仿生PU／BNNS纖維膜與傳統(tǒng)織物相比在干／濕條件下均表現(xiàn)出更好的散熱性能。
此外，在優(yōu)化性能的基礎(chǔ)上，該工作提出了基于多級(jí)互連網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)的導(dǎo)濕散熱機(jī)制，為深入了解纖維材料多級(jí)連通孔道中的熱濕輸運(yùn)提供了理論依據(jù)，為多功能吸濕涼爽紡織品的設(shè)計(jì)與開發(fā)提供了借鑒。
相關(guān)成果以“A Biomimetic Transpiration Textile for Highly Efficient Personal Drying and Cooling”為題，發(fā)表在Advanced Functional Materials。
