江南大学殷允杰团队 CEJ：集成动态热致变色和可逆水传输到分层设计的织物中

江南大学殷允杰团队 CEJ：集成动态热致变色和可逆水传输到分层设计的织物中 - 用于自适应个人热管理

2025-02-26 来源：高分子科技

随着社会经济发展和生活水平提高，人们愈发重视个人健康和身体热舒适。经济增长依赖化石燃料，进而引发温室效应和极端天气，严重威胁人类生活，全球温室气体排放可能导致21世纪全球气温上升超1.5℃。传统纺织品功能单一，无法适应动态气候变化，在不同温度环境转换时，易使人体产生不适并可能引发健康问题。织物基个人热湿管理技术可调节体温，但现有动态热管理纺织品，如辐射冷却、加热织物、温湿度响应织物等，大多只能在高温或低温下单一地制冷或制热，无法根据环境变化有效调节人体温湿度。具有Janus润湿性的纺织品虽能改善汗液管理，但仍存在局限性。因此，开发动态调节个人热湿舒适性的纺织品仍然是一个挑战。

江南大学殷允杰教授团队致力于动态热管理纺织品的开发及其规模化。在前期的研究中，该团队将合成的温敏聚合物P(MEO₂MA-co-OEGMA₄₇₅-co-GMA)接枝到棉织物上（Cellulose 31, 4007–4023 (2024)），实现了棉织物的温度自适应亲疏水转变，用于环境温度变化时的个人热管理；通过相分离和喷涂固化的方式在涤纶织物的两侧形成具有高太阳光反射率、高红外发射率的醋酸纤维素/Al₂O₃多孔结构和高太阳光吸收率的MWCNTs层（Chem. Eng. J. 2024.156713），通过手动反转纺织品，改变纺织品的光学性能，以实现辐射冷却和太阳光加热两种热管理模式的切换。

近期，该团队通过丝网印刷和紫外线引发原位交联的策略分别将热致变色微胶囊和PNIPAM固定在棉织物的两侧，制备了一种分层设计的热管理织物（MPT@CF），具有动态热致变色（可见光调节能力为59%）和温度变化时可逆的水分传输，旨在可逆地调节太阳光的吸收和润湿梯度。在寒冷的环境中，MPT@CF显著吸收阳光并保持两侧的亲水性，从而最大限度地提高太阳吸收率并保持温暖、潮湿的小气候。在高温环境下，MPT@CF显著反射阳光，转化为内疏水外亲水状态，最大限度地减少能量输入，加速汗液传导。此外，MPT@CF还具有良好的透气性和透湿性、柔韧性、耐磨性和机械性能，以满足日常使用。这种创新设计可以最大限度地提高人体在不同环境下的热舒适性，为PTM/PMM纺织品的发展提供了有效的策略。

图1：MPT@CF的自适应热管理机理

图2：MPT@CF的制备流程、微观形貌、结构表征

图3：MPT@CF的光学性能和自适应光热调节性能

图4：MPT@CF的亲疏水转变行为与机理

图5：MPT@CF的动态水分管理性能和服用性能

相关研究成果以“Integration of dynamic thermochromism and reversible moisture transport in hierarchically designed fabric for adaptive personal thermal management”为题发表在国际学术期刊《Chemical Engineering Journal》（IF=13.4）上。江南大学纺织科学与工程学院殷允杰教授为论文的通讯作者，江南大学24级博士研究生薛仝为论文的第一作者。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.160826

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（责任编辑：xu）

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