先進(jìn)的濕管理功能紡織品可保持人體舒適度和生理健康,于近年來廣受關(guān)注。為了實現(xiàn)汗液的快速定向輸送,通過多層靜電紡絲、微納加工等方法構(gòu)筑異形孔道結(jié)構(gòu)從而設(shè)計不對稱的Janus膜材料,是單向?qū)竦挠行Р呗。然而在考慮機械強力、制備成本和舒適度方面設(shè)計真正可穿著的濕管理紡織品時,仍然存在巨大挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的織物整理方法包括浸漬或浸軋等濕處理工藝,為提高整理劑與織物的親和力,往往伴隨大量整理助劑的使用,尤其對于低反應(yīng)性紡織品如滌綸(PET)織物,較差的整理牢度會造成功能性快速失效和化學(xué)品滲出,對環(huán)境和人體造成潛在傷害。
受貽貝啟發(fā),香港理工大學(xué)和深圳大學(xué)合作,設(shè)計了一種基于陽離子-π相互作用力的新型超親水聚合物分子,無需添加高污染的紡織助劑,對PET織物產(chǎn)生自粘附效應(yīng),配合與PET分子的共結(jié)晶作用,極大提高了其在PET纖維上的粘附力,將疏水PET織物轉(zhuǎn)變?yōu)槌H水的同時,賦予其抑菌效果,經(jīng)過改性后的PET織物可以耐150次家庭洗滌。相關(guān)工作以 “Mussel-inspired design of a self-adhesive agent for durable moisture management and bacterial inhibition on PET fabric” 為題發(fā)表于材料領(lǐng)域國際期刊Advanced Materials上。
圖1. 新型陽離子-π水下自粘附親水劑的設(shè)計理念。
圖2. 陽離子-π親水劑的結(jié)構(gòu)、作用機理及整體應(yīng)用效果。
由于其強大的附著力,可通過噴涂和固化應(yīng)用于PET織物的一側(cè)形成Janus織物,從而提供單向水分運輸(前向運輸能力為1115%,后向阻隔能力為-1509%)。同時,此Janus織物可有效抑制細(xì)菌的生長和入侵,并保持皮膚微生物平衡。這項工作為紡織濕整理過程中的粘合劑研究開辟道路,且有更多樣化和更智能的應(yīng)用前景,如快干運動衣、防護(hù)服或空調(diào)織物。
圖3. 陽離子-π親水劑的單面應(yīng)用產(chǎn)生的汗液單向傳輸、降溫效果和抑菌性能。
綜上所述,新型陽離子-π親水劑在處理PET織物時具有很強的粘附和內(nèi)聚性能,可以給滌綸織物帶來了持久的超親水性,具有超過商用親水劑的耐洗牢度。由于其附著力強,可以通過簡單的噴涂和固化方法制備單面處理的Janus滌綸織物,有效地將汗水從皮膚側(cè)向外輸送,并阻止反向水滲透,保持皮膚干燥和清潔。此外,這種Janus織物有望在不干擾皮膚微生物平衡的情況下,表現(xiàn)出良好的抑制細(xì)菌入侵和生長的能力,對人體健康大有幫助。我們設(shè)想,這項研究將啟發(fā)設(shè)計具有真正可穿著性及健康防護(hù)功能的濕管理紡織品。
該論文第一作者為深圳大學(xué)材料學(xué)院助理教授王元豐博士,共同第一作者為香港理工大學(xué)研究助理夏剛,通訊作者為香港理工大學(xué)紡織與服裝學(xué)系忻浩忠教授。該項研究得到香港研究資助局、國家自然科學(xué)基金和深圳市科創(chuàng)委的大力資助。
文章鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202100140
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