👆如果您希望可以时常见面，
欢迎标星🌟收藏哦~
优异的湿热舒适性是纤维织物穿戴和使用最基本、最核心的保障。基于人体-纤维材料-外界环境三者构成的“微环境”系统，湿热调控是以提升湿热舒适性为目标，旨在维持人体和外界环境的动态热平衡及能量交换平衡，以保持人体不冷不热、透气且不潮湿。设计并构筑具有优异湿热调控能力的纤维织物，实现低能耗或零能耗个人湿热管理，在满足纤维材料基本穿戴性能需求的基础上，对医用防护、消防防护、运动以及智能柔性可穿戴等领域先进功能型纤维材料特定性能的充分发挥也具有重要意义和作用。
近日，北京服装学院吴晶教授团队在《Chemical Engineering Journal》上发表题为“Janus membrane with oriented fiber structure for boosted personal wet-thermal management”的研究论文。研究报道了一种简单的个人湿热调控策略，通过静电纺丝法，制备由取向聚氨酯（OPU）纤维及负载SiO2的OPU纤维构成的非对称浸润性OPU/SiO2@OPU Janus纤维膜。纤维膜的疏水/亲水非对称浸润性驱动人体产生的汗液及湿气从皮肤向外界环境单向导出。同时，负载SiO2纳米粒子的取向纤维结构有效地提升了纤维膜对太阳光反射率（90.8%）和对人体中红外发射率（97.4%），其表现出了优异的被动辐射冷却性能。一方面，研究工作揭示了纤维微结构与湿热调控性能的关联。另一方面，从材料结构设计角度出发，为纤维材料湿热协同管理效能的提高提供新思路。北京服装学院作为唯一通讯单位。
图1：OPU/SiO2@OPU Janus纤维膜材料的制备
选择疏水聚氨酯PU作为电纺聚合物，调节电纺接收转鼓转速（＞3000 r/min），电纺获得疏水取向PU纤维膜（OPU）。进一步采用溶胶-凝胶法，在OPU上原位生长纳米SiO2粒子，获得亲水纳米SiO2粒子铆定的OPU电纺纤维膜（SiO2@OPU）。紧接着，在亲水SiO2@OPU纤维膜上再电纺一层取向疏水OPU纤维，且SiO2@OPU和OPU取向方向垂直，进而获得疏水/亲水OPU/SiO2@OPU Janus纤维膜材料。
图2：Janus纤维膜两侧形貌分析及化学成分表征
Janus纤维膜是由亲水SiO2@OPU纤维膜和疏水OPU纤维膜组成。SEM表明负载了SiO2后OPU纤维平均直径为958 nm。EDS和FTIR表征则进一步证明了SiO2纳米粒子成功“铆定”在OPU纤维膜上。
图3：Janus纤维膜两侧非对称浸润性研究
水透过测试中，当水滴滴在疏水性OPU侧时，水滴会先一步渗透，待液体触碰到亲水层后，逐渐透过；当生理盐水滴在亲水性SiO2@OPU纤维膜侧时，水滴会先开始扩散，水滴与纤维膜表面的边界逐渐扩大。结果证明，制备的OPU/SiO2@OPU Janus纤维膜疏水/亲水非对称浸润性可以驱动人体产生的汗液及湿气从皮肤向外界环境单向导出。
图4：Janus纤维膜被动辐射冷却性能
取向纤维结构和SiO2纳米颗粒的协同散射作用增强了Janus纤维膜的太阳光反射率（90.8%）和人体中红外发射率（97.4%）。在室外太阳光照的条件下，Janus纤维膜实现与传统织物相比达到约20℃的辐射冷却效果，展现出优异的被动辐射冷却性能。
图5：Janus纤维膜应用场景展示
OPU/SiO2@OPU Janus纤维膜具有优异的柔韧性和透气性。当Janus纤维膜覆盖在人体手臂上时，太阳光照射下其表面温度比裸露的皮肤低约10℃。此外，当Janus纤维膜覆盖在口罩和衣物上时，通过热红外成像相机和热电偶测量显示，其内外表面的温度均低于传统棉织物，展现出优异的冷却性能。
论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894724094865
人物简介
吴晶，北京服装学院教授、硕士研究生导师。北京航空航天大学工学博士、澳大利亚迪肯大学访问学者。近年来一直从事微/纳米纤维材料特别是Janus纤维材料的设计、制备及其在集水、高效导湿、光热转化及热湿协同管理等方面的应用研究。主持国家自然科学基金面上项目、青年项目，北京市自然科学基金-北京市教委联合重点项目、北京市自然科学基金青年项目等科研项目20余项；获北京市青年拔尖人才；发表高水平SCI学术论文30余篇，授权国家发明专利4项。
重磅消息
易丝帮静电纺丝实验室，行业顶尖合作，全程技术支持，尖端设备一站体验。面对技术难题、创新瓶颈？我们提供一对一解答，邀您共探“电纺技术”新境界！
点击查看图片详情
