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  具有單向?qū)窆δ艿募徔椘房梢詫⑷梭w汗液從皮膚表面排出，這對改善人體的熱舒適性和濕舒適性具有重要作用，對人體健康至關(guān)重要。目前報(bào)道的具有單向?qū)窆δ艿募徔椘酚蟹强椩觳己蜋C(jī)織物兩類。其中具有良好柔韌性和透氣性的單向?qū)穹强椩觳荚趥�(gè)人干燥冷卻的服裝領(lǐng)域等取得了很大進(jìn)展。然而，非織造布的力學(xué)性能往往較差，這限制了其應(yīng)用范圍。相比之下，單向?qū)駲C(jī)織物因具有良好的力學(xué)性能、穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)和連續(xù)的導(dǎo)濕性能，近年來受到了許多研究者的關(guān)注。然而，現(xiàn)有的單向?qū)駲C(jī)織物大多通過后整理的方法生產(chǎn)，整理劑多為含氟物質(zhì)，會造成環(huán)境污染和健康問題。

  近日，西安工程大學(xué)樊威課題組和清華大學(xué)張瑩瑩課題組通過三維機(jī)織和等離子體處理技術(shù)，合作設(shè)計(jì)出一種具有優(yōu)異單向?qū)窆δ芎土W(xué)性能的三向正交機(jī)織物（3DOWF）。這是一種多層整體結(jié)構(gòu)，具有很強(qiáng)的可設(shè)計(jì)性和優(yōu)異的機(jī)械性能的機(jī)織物，其中每一層可以由特定類型的紗線形成，如：聚酯紗線（第一層）、棉紗紗線（第二層）和粘膠紗線（第三層），第一層到第三層的吸水能力逐漸增強(qiáng)（圖1）。該梯度吸濕設(shè)計(jì)可允許水滴自發(fā)地從疏水層（第一層）滲透到親水層（第三層），相反，水滴不會從親水層滲透至疏水層（圖2）。此外，Z方向上的異型截面Coolmax紗線具有優(yōu)異的芯吸效應(yīng)，能夠加快水傳輸?shù)乃俾剩瑫r(shí)對3DOWF疏水側(cè)進(jìn)行等離子體處理可以減小潤濕時(shí)間（圖3）。

  水滴從3DOWF的疏水側(cè)到親水側(cè)的滲透速率達(dá)到25 μL·s^-1；吸水后的3DOWF表面溫度比普通商用棉織物高出2.6 ℃；緯紗和經(jīng)紗方向的拉伸強(qiáng)度分別為49.62 MPa和18 MPa，這是迄今為止報(bào)告的具有最快水傳輸速率、最佳保溫性和最高拉伸強(qiáng)度的單向?qū)窦徔椘?/span>（圖4）。此外，該3DOWF具有原料易得、生產(chǎn)成本低、可大規(guī)模生產(chǎn)的特點(diǎn)，在表帶、背包帶、鞋墊和其他功能性紡織品中具有巨大的應(yīng)用潛力（圖5）。

圖1 三向正交機(jī)織物（3DOWF）的結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 3DOWF的單向?qū)裥阅?/span>

圖3 3DOWF的單向?qū)駲C(jī)理

圖4 3DOWF的濕熱舒適性和力學(xué)性能

圖5 3DOWF的應(yīng)用展示

  近日該工作以“Superior Unidirectional Water Transport and Mechanically Stable 3D Orthogonal Woven Fabric for Human Body Moisture and Thermal Management”為題目發(fā)表在Small（DOI：10.1002/smll.202107150）上，并且被選為該期的Back Cover。文章第一作者兼通訊作者是西安工程大學(xué)樊威教授，共同通訊作者為清華大學(xué)張瑩瑩副教授，樊威教授團(tuán)隊(duì)教師張小林、余靈婕博士，碩士生張閣、陳維純參與了工作，合作者包括北京納米能源所董凱副研究員，清華大學(xué)張瑩瑩課題組博士生梁曉平。該工作得到國家自然科學(xué)基金、陜西省“千人計(jì)劃”青年項(xiàng)目、紡織之光基礎(chǔ)研究計(jì)劃、陜西省創(chuàng)新能力支持計(jì)劃的支持。

  原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202107150