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江南大學(xué)殷允杰團(tuán)隊(duì) CEJ:集成動(dòng)態(tài)熱致變色和可逆水傳輸?shù)椒謱釉O(shè)計(jì)的織物中 - 用于自適應(yīng)個(gè)人熱管理
2025-02-26  來(lái)源:高分子科技

  隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生活水平提高,人們愈發(fā)重視個(gè)人健康和身體熱舒適。經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)依賴(lài)化石燃料,進(jìn)而引發(fā)溫室效應(yīng)和極端天氣,嚴(yán)重威脅人類(lèi)生活,全球溫室氣體排放可能導(dǎo)致21世紀(jì)全球氣溫上升超1.5℃。傳統(tǒng)紡織品功能單一,無(wú)法適應(yīng)動(dòng)態(tài)氣候變化,在不同溫度環(huán)境轉(zhuǎn)換時(shí),易使人體產(chǎn)生不適并可能引發(fā)健康問(wèn)題?椢锘鶄(gè)人熱濕管理技術(shù)可調(diào)節(jié)體溫,但現(xiàn)有動(dòng)態(tài)熱管理紡織品,如輻射冷卻、加熱織物、溫濕度響應(yīng)織物等,大多只能在高溫或低溫下單一地制冷或制熱,無(wú)法根據(jù)環(huán)境變化有效調(diào)節(jié)人體溫濕度。具有Janus潤(rùn)濕性的紡織品雖能改善汗液管理,但仍存在局限性。因此,開(kāi)發(fā)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)個(gè)人熱濕舒適性的紡織品仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。


  江南大學(xué)殷允杰教授團(tuán)隊(duì)致力于動(dòng)態(tài)熱管理紡織品的開(kāi)發(fā)及其規(guī)模化。在前期的研究中,該團(tuán)隊(duì)將合成的溫敏聚合物P(MEO2MA-co-OEGMA475-co-GMA)接枝到棉織物上(Cellulose 31, 4007–4023 (2024)),實(shí)現(xiàn)了棉織物的溫度自適應(yīng)親疏水轉(zhuǎn)變,用于環(huán)境溫度變化時(shí)的個(gè)人熱管理;通過(guò)相分離和噴涂固化的方式在滌綸織物的兩側(cè)形成具有高太陽(yáng)光反射率、高紅外發(fā)射率的醋酸纖維素/Al2O3多孔結(jié)構(gòu)和高太陽(yáng)光吸收率的MWCNTs層(Chem. Eng. J. 2024.156713),通過(guò)手動(dòng)反轉(zhuǎn)紡織品,改變紡織品的光學(xué)性能,以實(shí)現(xiàn)輻射冷卻和太陽(yáng)光加熱兩種熱管理模式的切換。


  近期,該團(tuán)隊(duì)通過(guò)絲網(wǎng)印刷和紫外線引發(fā)原位交聯(lián)的策略分別將熱致變色微膠囊和PNIPAM固定在棉織物的兩側(cè),制備了一種分層設(shè)計(jì)的熱管理織物MPT@CF,具有動(dòng)態(tài)熱致變色(可見(jiàn)光調(diào)節(jié)能力為59%)和溫度變化時(shí)可逆的水分傳輸,旨在可逆地調(diào)節(jié)太陽(yáng)光的吸收和潤(rùn)濕梯度。在寒冷的環(huán)境中,MPT@CF顯著吸收陽(yáng)光并保持兩側(cè)的親水性,從而最大限度地提高太陽(yáng)吸收率并保持溫暖、潮濕的小氣候。在高溫環(huán)境下,MPT@CF顯著反射陽(yáng)光,轉(zhuǎn)化為內(nèi)疏水外親水狀態(tài),最大限度地減少能量輸入,加速汗液傳導(dǎo)。此外,MPT@CF還具有良好的透氣性和透濕性、柔韌性、耐磨性和機(jī)械性能,以滿(mǎn)足日常使用。這種創(chuàng)新設(shè)計(jì)可以最大限度地提高人體在不同環(huán)境下的熱舒適性,為PTM/PMM紡織品的發(fā)展提供了有效的策略。


圖1MPT@CF的自適應(yīng)熱管理機(jī)理


圖2MPT@CF的制備流程、微觀形貌、結(jié)構(gòu)表征


圖3MPT@CF的光學(xué)性能和自適應(yīng)光熱調(diào)節(jié)性能


圖4MPT@CF的親疏水轉(zhuǎn)變行為與機(jī)理


圖5MPT@CF的動(dòng)態(tài)水分管理性能和服用性能


  相關(guān)研究成果以“Integration of dynamic thermochromism and reversible moisture transport in hierarchically designed fabric for adaptive personal thermal management”為題發(fā)表在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊Chemical Engineering Journal》(IF=13.4上。江南大學(xué)紡織科學(xué)與工程學(xué)院殷允杰教授為論文的通訊作者,江南大學(xué)24級(jí)博士研究生薛仝為論文的第一作者。


  原文鏈接:https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.160826

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