深圳大学王元丰：可编辑的“环境感知”智能导湿纱线

2023-09-08 来源：高分子科技

具有湿热管理功能的智能织物以其在舒适、节能和健康方面的巨大价值于近年来备受关注。其中，湿管理织物关系到皮肤的汗液排出、蒸发和保持，在穿着触感（干燥、湿润或粘腻）和热感（闷热、寒冷，甚至体温过低）方面发挥关键作用，这与水的高蒸发热（~2.4 KJ g^-1）和热传导率（~0.59 W m^-1K^-1）关系密切。现阶段的新型湿管理织物虽然性能卓越，但往往受限于固定的作用机制，仅适应某些特定的应用场景，难以满足现代日常生活中人们多变的穿戴需求，如城市运动、跨城出行，甚至室内外场景切换等，且制备方法与现有纺织工业难以契合。

鉴于此，深圳大学王元丰研究团队开发了一种可扩展的纱线表面原位聚合交联方法，用于连续化制备具有可控热响应润湿行为的系列智能纺织纱线。通过将两种温敏高分子体系（PNIPAAm和PDMAPS）分别接枝在棉纱线表面，可以实现截然相反的热润湿行为。其中，智能纱线的湿润转变模式和温度可以通过调整聚合体系配方进行精确编辑，使纱线具有高度定制性。智能纱线表现出优异的机械强度、白度、可织性、生物相容性和耐洗性（可承受超过60次家庭水洗），可用于常规纺织品织造过程。通过设计织物结构，可按需定制具有自适应湿热管理功能的智能纺织品。文章也通过采用两种所制备的智能纱线与PET纱线进行混合织造，实现了环境感知的可变汗液传导，在冷热交替环境中可提供约1.6/2.8°C的冷却/保暖效果，并时刻保持皮肤干爽。本方法为无源湿热管理纺织品提供了丰富的设计基础，同时兼顾了传统穿着习惯和大规模生产的要求，为真正可穿的智能湿热管理纺织品提供思路。

图1. 环境感知智能导湿纱线的制备流程与基本性能。

图2. 智能纱线的温敏润湿行为与亲疏水转变温度的可编辑性。

视频1. 智能纱线的温敏润湿性。

视频2.智能纱线织物的温敏润湿行为。

图3.智能混合织物（两种反向智能纱线加涤纶纱线混合制造）的湿热管理性能。

该成果以“Smart and programmed thermo-wetting yarns for scalable and customizable moisture/heat conditioning textiles”为题发表在国际界面领域权威期刊Journal of Colloid And Interface Science上。论文第一作者为深圳大学2020级硕士研究生梁结嫦，通讯作者为深圳大学材料学院王元丰（硕导/特聘副研究员/助理教授）。该研究得到了深圳大学陈仕国教授与哈佛大学张兴才教授的悉心指导，并得到了国家自然科学基金、广东省基础研究面上项目和深圳市基础研究重点项目的支持。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.jcis.2023.08.013

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（责任编辑：xu）

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