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一种静电纺丝单向导湿纳米纤维膜
文章来源:纺织导报   添加人:service4   添加时间:2022-11-24

  单向导湿织物凭借其优良的热湿舒适管理功能,不仅成为学术界的研究热点,在运动纺织品等实际应用中更是被广泛关注。近年来,单向导湿技术研究取得了一系列突破性进展。然而,现有的单向导湿织物通常是基于多层结构来实现的,具有制备复杂、稳定性差等缺陷,在实际应用中面临诸多困难。

  近期,香港城市大学研究团队报道了一种基于静电纺丝法制备的高稳定性单层Janus单向导湿纳米纤维膜(JPCMF)。该纤维膜通过超疏水二氧化硅纳米颗粒在静电纺丝接收基底上的吸附以及静电纺丝纳米纤维的自黏附作用,实现了超亲水外表面和疏水内表面。制备方法简单可靠、工艺成本低廉,且易于大面积生产。

  研究人员通过实验发现,当静电纺丝液中的纤维素微晶含量逐渐增加时,JPCMF的亲水面亲水性也会逐渐增强。动态水接触角测试结果显示,当纤维素微晶的质量分数增至20%时,液滴在2s内被超亲水面吸收;与此同时,液滴在疏水面约6s会被吸收。

  在实现单向导湿的过程中,首先要从机理上考虑二维水平毛细力。在该研究中,经过实验观察发现,无论亲水面朝上还是疏水面朝上,液滴都从二维水平方向扩散至超亲水一侧,直到完全浸湿,最终实现单向导湿。

  研究人员还利用倒杯法证明了JPCMF对于气态水也具有不对称传输性能。当疏水面和超亲水面分别朝外时,其水蒸气透过率(WVT)值具有显著差异,将二者的比值定义为不对称因子F。在标准测试条件下,JPCMF的不对称因子F高达1.44,且当相对湿度维持在较低或中等水平时,不对称因子F将从低温时的1.2逐渐上升到高温时的1.5,在一定程度上表明JPCMF可应用于功能性运动服。

  单层的JPCMF与其他防水透湿膜相比,具有制备简单、水蒸气透过率高和稳定性强等特点。研究人员使用红外摄像机测量JPCMF和商用棉织物在湿态皮肤表面的温度发现,在湿态皮肤表面时,JPCMF的温度比棉织物约低4℃。进一步研究证明,JPCMF与商用敷料(3M Nexcare绷带)具有相似的生物相容性,能够保持伤口干燥凉爽的环境,加快其愈合。

  相关成果以“Bioinspired Stable Single-Layer Janus Fabric with Directional Water/Moisture Transport Property for Integrated Personal Cooling Management”为题发表在《Advanced Fiber Materials》上。

 
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