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南通大學馬巖、嚴雪峰/新加坡國立大學Tan Swee Ching、張松林 AFM：仿生多功能刺割防護紡織品

2023-01-16 來源：高分子科技

在國防軍工、應急救援、體育競技、工業加工等領域，從業人員易遭受刺割傷害，防護服、防護圍脖、防護套袖、防護手套等個體防護裝備是保障從業人員人身安全的最后一道防線。高等級防護性能是個體防護裝備的必要前提，佩戴舒適性及運動靈活性是評價個體防護裝備實用性的重要依據。而研發兼具高防護性（切割、針刺、磨損）及高服用性（柔軟、透氣）的個體防護面料一直是業內的熱點與難點。

近期，受鱷魚皮陣列結構啟發，南通大學馬巖副教授課題組與新加坡國立大學Tan Swee Ching教授團隊合作，通過“模具塑形+熱壓”法將剛性防護陣列與柔性織物復合，開發出一種“剛柔并濟”的多功能復合面料（SRUS）。剛性防護陣列確保了SRUS表面具有優異的防切割、防針刺、耐磨損特性，陣列間的間隙保證了SRUS具有柔軟、透氣的服用性能（圖1）。經測試，SRUS具有優異的防切割性（58 N）（圖2）、防針刺性（38 N）（圖3）、耐磨性（600 r mg^?1），良好的柔軟性（65 mN cm）和透氣性（60 mm s^?1），還展現出易清潔保養的特性。此外，SRUS還可通過材料調整、結構設計實現如抗紫外線、快干、阻燃和抗菌等功能，具有廣闊的應用前景。

該工作以“Crocodile Skin-Inspired Protective Composite Textiles with Pattern-Controllable Soft-Rigid Unified Structures”為題發表在《Advanced Functional Materials》期刊上。南通大學紡織服裝學院碩士生毛利洲和新加坡國立大學材料科學與工程系博士生周夢娟為共同第一作者，南通大學紡織服裝學院馬巖副教授、新加坡國立大學材料科學與工程系張松林博士及Tan Swee Ching教授為共同通訊作者。該項工作得到國家自然科學基金、江蘇省自然科學基金、江蘇省高等學校自然科學基金、南通市“揭榜掛帥”項目及新加坡教育部學術研究基金的支持。

圖1 多功能復合面料的結構設計與制備。（a）鱷魚皮皮骨陣列結構；（b）SRUS結構示意圖；（c）SRUS制備流程圖；SRUS多功能特性：（d）防污；（e）柔軟；（f）透氣；（g）防針刺；（h）防切割。

圖2 SRUS防切割性能。（a）切割測試示意圖；（b）SRUS切割載荷；（c）SRUS切割斷面元素分布；（d）SRUS與其它防切割紡織品性能對比；（e）SRUS與其它的防刺、防割材料綜合性能對比。

圖3 SRUS防針刺性能。（a）滌綸織物準靜態針刺性能；（b）SRUS準靜態針刺載荷-位移曲線；（c）SRUS最大準靜態針刺載荷；（d）SRUS針刺損傷形貌。

原文鏈接：https://doi.org/10.1002/adfm.202213419

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（責任編輯：xu）

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