近日，陕西科技大学马建中教授团队在期刊《Journal of Materials Chemistry A》上，发表了最新研究成果“Design of a unidirectional water-transport skin-derived wearable material through engineering a natural pore-size gradient for personal wet-thermal management”。团队通过巧妙利用动物皮肤材料固有的孔径梯度，在其两侧上分别通过静电纺丝亲水性聚氨酯纤维膜（WPU侧）和静电喷涂疏水聚偏氟乙烯涂层（PVDF侧），开发了一种兼具润湿梯度和孔径梯度结构的天然皮肤基可穿戴材料（UWT-Skin），如图1所示。
图1 UWT-Skin 的制作示意图（a）, WPU侧和PVDF侧的SEM照片（b-c），水滴在WPU侧和PVDF侧上接触角变化照片（d）及UWT-Skin的孔径分布（e）
由于双梯度协同作用而形成毛细力差异，UWT-Skin能够自发驱动水分从PVDF侧输送到WPU侧。当水滴轻微接触WPU侧时，快速铺展开且不湿润PVDF侧。反之，当液滴与PVDF侧接触时，保持了近15 s的球形后被润湿，且润湿面积微小，而在WPU侧的润湿面积明显扩大，说明从PVDF侧穿透到WPU侧，且不受重力影响（图2a-c）。此外，通过动态水分管理仪和静水压进一步说明UWT-Skin具有单向导湿能力。
图2 UWT-Skin的单向导湿行为
由于UWT-Skin的持续单向导湿作用，UWT-Skin表面的冷却效果比棉织物和普通皮革更明显，且对皮肤的粘附性极低（0.29 mN/cm2），可以保持皮肤干爽。同时，UWT-Skin与模拟皮肤所形成微气候的温度略高于棉织物和普通皮革材料（相差约2.0℃），防止因汗液存在而造成皮肤过度冷却，提升人体在湿热环境中舒适性。此外，它还具有出色的透气透湿性、力学性能、柔软性和着色性，确保了可穿戴性。
图3 UWT-Skin的湿热管理性能
该论文陕西科技大学为唯一署名单位，通讯作者为陕西科技大学轻工科学与工程学院（柔性电子学院）马建中教授、鲍艳教授及张文博副教授，博士研究生高璐为学生第一作者。
该项工作得到家自然科学基金面上项目（22378253、22078188）陕西省自然科学基础研究计划项目（2024JC-YBMS-122）和陕西省国家重点研发计划项目（2023-YBGY-482）的支持。
文章信息:
Lu Gao, Yan Bao*, Peng Lei, Sike Yu, Xiaofeng Zhu, Chao Liu, Wenbo Zhang*, Jianzhong Ma*. Design of a unidirectional water-transport skin-derived wearable material through engineering a natural pore-size gradient for personal wet-thermal management[J]. Journal of Materials Chemistry A, 2024, 12(40): 27478-27490. DOI: 10.1039/D4TA04261A
文章连接：
https://doi.org/10.1039/D4TA04261A
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