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(chǎn)生大量的熱，若不能及時排出，則會產(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(fā)依賴于相互貫通的毛細孔隙，高效的內(nèi)外導熱則需要致密結(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)的多級分叉網(wǎng)絡，植物可以獲得所需的營養(yǎng)物質(zhì)、水分并與外界進行熱量交換。
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)運輸，促進養(yǎng)分的傳遞和水分蒸發(fā)，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(fā)，給人體帶來干燥、涼爽的微氣候。因此，具有多級互連網(wǎng)絡結(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(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)高導熱取向纖維為材料，利用纖維間多級分叉的互通孔道，實現(xiàn)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?qū)裰笖?shù)可達1072%，水分蒸發(fā)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(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互連網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)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(jù)，為多功能吸濕涼爽紡織品的設計與開發(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。
