紡織材料與紡織品設計的案例
汽車內飾紡織品的阻燃整理
進入 20 世紀 60、70 年代，紡織品阻燃技術發展很快，各個國家開始制定各種防火法規及阻燃性能評價標準。目前的紡織品阻燃發展方向主要在以下幾個方面：1、開發新型阻燃劑，解決阻燃劑的毒性、耐久性、特效性及甲醛等問題；2、研究紡織纖維的燃燒性能和阻燃理論；3、完善紡織品阻燃性能測試方法；4、制定和完善紡織品的阻燃法規和標準.
燃燒過程需要可燃物、熱和氧氣三個要素，因此阻燃可以從這三個方面著手，現在的研究認為阻燃機理主要有以下幾種：1、覆蓋層作用，在纖維表面形成覆蓋層隔絕氧氣并阻止可燃氣體的擴散；2、氣體稀釋作用，阻燃劑吸熱分解，放出氮氣、二氧化碳、氨、二氧化硫等稀釋空氣中的氧氣及可燃氣體，產生的氣體還有散熱降溫的作用；3、吸熱作用，某些阻燃劑在高溫下發生相變或脫水、脫鹵化氫等吸熱分解反應，降低聚合物表面和燃燒區域的溫度，從而減慢高聚物的熱分解速度來起到阻燃作用；4、熔滴作用，滌綸的阻燃大多以此方式實現，在阻燃劑作用下纖維材料發生解聚，熔融溫度降低，纖維在裂解之前軟化、收縮、熔融滴落，大部分熱量被帶走，從而中斷燃燒過程；5、終止自由基鏈反應，氣相阻燃劑的作用主要是將高能量的自由基 HO·和 H·轉化成穩定的自由基，抑制燃燒過程的進行，達到阻燃目的。
阻燃劑按化合物的類型來分主要有無機阻燃劑和有機阻燃劑兩大類。無機阻燃劑是一種無鹵阻燃劑，具有安全性高、抑煙、無毒、價廉等優點，主要包括無機水和金屬化合物、硅系阻燃劑、無機磷系阻燃劑和可膨脹石墨等；有機阻燃主要包括鹵素（氯系、溴系）阻燃劑、磷系阻燃劑，該類阻燃劑因阻燃元素不同而具有不同的特性。但鹵系阻燃劑在燃燒過程中會產生 HBr、HCl 等刺激氣體，歐盟已停止使用。
展開 詳解防螨紡織品：原理、功能、實現方法
防螨紡織品
具有防螨抗菌效能的紡織品不僅可以抑螨、驅螨，有效防止與塵螨有關疾病的發生，還可以抗菌、抑制細菌的繁殖，進而達到改善生活環境的目的。基于紡織品的應用場合及螨蟲生存條件，目前紡織品的防螨措施一般包括化學防螨、物理防螨以及天然纖維防螨。
化學防螨
化學防螨是利用化學方法殺死、驅避螨蟲，其使用的化學防螨劑包括殺螨劑和驅螨劑。殺螨劑機制是以破壞螨蟲的神經功能、表皮、生長、發育和繁殖以達到殺螨的目的；驅螨劑是在味覺、嗅覺以及信息素的作用下，阻止螨蟲接近或抑制其繁殖。
后整理法是一種較早的防螨紡織品常規處理技術，實施方法有噴淋、浸軋、涂層等。該技術生產工序簡單且使用范圍廣，缺點是耐久性不佳，防螨性能隨著使用和洗滌減弱。當前研究采用微膠囊技術、黏合技術、交聯技術等新工藝，使防螨整理劑能在纖維表面形成一層彈性膜，可提高防螨織物的性能并具有較好的耐久性。
近年來，防螨功能性纖維的應用取得了較大進展。目前，比較常用的防螨功能性纖維制造方法主要有兩種：在聚合物聚合過程中添加防螨整理劑然后進行紡絲，或在聚合物紡絲過程中施加防螨整理劑，如日本鐘紡公司以腈綸纖維為基材，在其處于凝膠狀態時涂以防螨整理劑，使防螨整理劑滲入纖維表層之下，提高了防螨效果。此外，采用接枝技術將抗菌防螨基團接枝到纖維的反應基上等方法也可以制成防螨纖維。
物理防螨
按照過濾理論，濾材中的纖維越細，比表面積越大，孔徑越小，過濾精度和濾效越好，因此，通過提高織物密度可阻止螨蟲或其他過敏源的入侵進而達到防螨目的。如日本東麗公司防螨被褥“克利尼克”高密度面料，其防螨率達到90%；此外，美國杜邦公司生產的非織造布“特衛強”以及德國科德寶公司的超細纖維布“依沃瓏”均為這類產品。物理防螨方法可以避免或減少化學試劑的使用，且防螨效果持久。
展開 紡織品的熒光反應與熒光增白劑，你了解嗎？
我國在2006年由國家質量監督檢驗檢疫總局和國家標準化管理委員會又頒布了GB/T 20708-2006《紡織助劑產品中部分有害物質的限量及測定》，該標準規定了紡織助劑產品中有害芳香胺（≤30mg/kg，比染料標準更為嚴格）、重金屬及甲醛的限量、試驗方法、檢驗規則、試驗報告。
在紡織工業中應用熒光增白劑，面市的經過各種加工處理后的紡織品，其安全性也有強制性安全技術規范作為保障。我國現行的GB 18401-2010《國家紡織產品基本安全技術規范》，標準規定了嬰幼兒用品、直接接觸皮膚的產品、非直接接觸皮膚的產品的基本安全技術要求、試驗方法、檢驗規則及實施與監督，其中對禁用可分解芳香胺染料、甲醛限量、pH值等提出了要求。
另外有：9種熒光增白劑的測試方法F
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展開 一種基于隔熱紡織品(TI-textile)的TENG (TI-TENG)
在已報道的可穿戴式TENG中，紡織式TENG可方便地用于人體運動監測和供電，其靈活性、適用性、透氣性、可負擔性和可規模化生產等優點越來越受到人們的關注。戶外服裝可以保護人體抵御寒風，但它們的重量和厚度通常會導致長時間戶外活動不舒服。因此，在降低功能性戶外服裝的重量/厚度的同時，提高其保溫性能是十分重要的。到目前為止，關于這一點的功能性戶外服裝的研究還很缺乏，特別是結合紡織品TENG的具有能量收集能力和交互性應用的智能戶外服裝。
02
成果掠影
近日，中國科學院北京納米能源與系統研究所王中林院士和孫其君研究員團隊展示了一種基于隔熱紡織品(TI-textile)的TENG (TI-TENG)，它由多個功能層組成，包括關鍵的摩擦電氣化層、鍍銀尼龍電極、防風外層紡織品和內層紡織品襯里。通過材料改性和結構優化可以提高TI-TENG的摩擦輸出性能。制備的TI-TENG被證明具有多功能(例如，隔熱和抗菌性能)和智能(例如，傳感和能量收集功能)。此外，利用TI-TENG作為自供電可穿戴傳感器和人機交互界面，開發了一種智能人體運動監測和戶外無線信號傳輸系統，可在戶外活動中一鍵呼叫緊急救援。TI-Textile的大規模生產也為TENG提供了巨大的商業潛力，為多功能可穿戴設備的自供電傳感、能量收集和人機交互提供了新的研究方向。研究成果以“Thermal insulating textile based triboelectric nanogenerator for outdoor wearable sensing and interaction”為題發表于《Nano Energy》。
03
圖文導讀
圖1.TI-TENG的應用場景、結構和性能。(a)保溫服的應用場景及組成。
展開 
新型碳納米管傳感器催生可穿戴的智能紡織品
這種材料由副教授Erik Thostenson和博士生Sagar Doshi領導的團隊開發，材料的基礎包括常規面料，如棉、尼龍，聚酯或羊毛等。
開拓全新的應用
傳感器涂層織物的一個潛在應用是測量人們走路時腳上的力量數據。這些數據可以幫助臨床醫生評估患者受傷后的損傷情況，或者幫助運動員預防受傷。這個應用的開發工作是特拉華大學INBRE資助的一個試點項目的一部分，托斯滕森的研究小組正在與特拉華大學的機械工程學教授、神經肌肉生物力學實驗室主任吉爾·希金森（Jill Higginson）的小組合作，攻克其中的難點。他們的目標是拿這些嵌入鞋子里的傳感器，與傳統的生物力學實驗室技術如儀器式跑步機和運動捕捉等進行對比，看是否具備獨特的性能優勢。
人們在實驗室進行測試的時候是知道自己正在被監視的，但在實驗室之外，測試者心理狀況不同可能會導致其行為是不同的。
托斯滕森說：“我們設計了一個解決方案，在實驗室之外進行測試并獲取數據：穿戴有這些新穎的紡織品的測試者走在街上、家里、任何其他地方的時候，才開始記錄他們的數據。”
特拉華大學的機械工程博士、論文的主要作者SagarDoshi，在項目中負責的是制造傳感器、優化它們的靈敏度、測試它們的力學性能、并將它們集成到鞋子中。他已經在進行初步測試的人員身上佩戴了傳感器。他們到目前為止已經獲取了兩種數據：傳感器收集的數據和需要花費數千美元的實驗室設備壓力板收集的數據。
展開 新型碳納米管、傳感器、智能紡織品
這種材料由副教授Erik Thostenson和博士生Sagar Doshi領導的團隊開發，材料的基礎包括常規面料，如棉、尼龍，聚酯或羊毛等。
開拓全新的應用
傳感器涂層織物的一個潛在應用是測量人們走路時腳上的力量數據。這些數據可以幫助臨床醫生評估患者受傷后的損傷情況，或者幫助運動員預防受傷。這個應用的開發工作是特拉華大學INBRE資助的一個試點項目的一部分，托斯滕森的研究小組正在與特拉華大學的機械工程學教授、神經肌肉生物力學實驗室主任吉爾·希金森（Jill Higginson）的小組合作，攻克其中的難點。他們的目標是拿這些嵌入鞋子里的傳感器，與傳統的生物力學實驗室技術如儀器式跑步機和運動捕捉等進行對比，看是否具備獨特的性能優勢。
人們在實驗室進行測試的時候是知道自己正在被監視的，但在實驗室之外，測試者心理狀況不同可能會導致其行為是不同的。
托斯滕森說：“我們設計了一個解決方案，在實驗室之外進行測試并獲取數據：穿戴有這些新穎的紡織品的測試者走在街上、家里、任何其他地方的時候，才開始記錄他們的數據。”
特拉華大學的機械工程博士、論文的主要作者SagarDoshi，在項目中負責的是制造傳感器、優化它們的靈敏度、測試它們的力學性能、并將它們集成到鞋子中。他已經在進行初步測試的人員身上佩戴了傳感器。他們到目前為止已經獲取了兩種數據：傳感器收集的數據和需要花費數千美元的實驗室設備壓力板收集的數據。
展開 紡織品色牢度檢測需要注意哪些要點
首先第一道工序就是根據檢測的標準要求準備好試驗的樣品，簡稱試樣。將試樣裁剪好并根據標準中的要求或企業客戶指定的要求來選擇多纖維貼襯或者是單纖維貼襯。在選擇好與試樣貼合的貼襯后，進行試樣的縫合，形成組合試樣。在這里需要注意的有以下幾點：
(1)收到檢測任務單時，首先要核對好樣品是否與任務單描述相符合。例如，樣品的顏色、樣品的數量、樣品是針織還是梭織等信息。
(2)當核對樣品信息無誤后便開始根據標準或客戶要求著手裁剪試樣的尺寸。在裁剪的過程中，要清楚地明白標準中規定的貼襯織物是多纖維貼襯還是單纖維貼襯。多纖維貼襯，在裁剪的過程中就要注意要所有的顏色與多纖維貼襯織物的六種纖維條互相垂直，這也是非常重要的一點。假若不能一次性包含所有的顏色的試樣，那么就要準備多組的試樣來進行測試，保證試驗結果的準確可靠性。
(3)將試樣按照標準要求裁剪好后便與選擇好的貼襯沿著貼襯的一短邊進行縫合，這樣就完成了試驗的組合試樣。同時要將組合試樣放準，放對在規定好的相應位置為后面進行試驗的人員做好準備。
按標準要求進行試驗操作
由于組合試樣的制備與試驗的過程是分開人員進行操作的，因此在試驗這一道工序的時候，需要根據標準的要求配制相應的試驗用的溶液進行試驗。如何把好試驗這一關應做好以下幾點：
(1)首先是儀器設備方面。在工作前就必須檢查儀器設備的有效性以確保試驗結果的準確可靠性。檢查儀器設備是否正常運行是每天開始工作前必須要做的事情。下班前儀器設備的清洗以及維護也是確保儀器設備壽命的一種有效可行的方法之一。
(2)開始進行試驗前需要檢查汗漬的耐堿性以及耐酸性的組合試樣是否放置在正確的位置并相應做好標記以確保試驗過程的準確性。在規定的浴比，時間，重錘質量以及樣品放置的數量等問題要嚴格按照標準要求要進行，才能夠確保試驗出來的數據的準確可行有效性。
(3)對于難以完全潤濕的樣品
展開 我國化纖產量占全球七成 紡織品回收率卻不足10%
項目秘書長王華平說，未來10年，要以“零拋棄、清潔低碳、高效高質高值”為導向，以重大科技工程為抓手，以“政、產、學、研、用”結合的自主創新體系建設為支撐，建立國家級紡織品再生循環科研及工程技術開發平臺，使我國聚酯、聚酰胺、聚丙烯、聚苯硫醚等重點化纖品種的再生循環技術及創新能力躋身世界前列。
在此基礎上，項目提出了重點任務。一是廢舊化纖材料再生基礎科學問題研究；二是廢舊化纖紡織品快速識別及分揀技術；三是廢舊化纖紡織品預處理及資源標準化；四是機械法及物理法再生關鍵技術及產業化升級；五是物理化學法再生關鍵技術及產業化；六是化學法再生關鍵技術及產業化。
同時，項目形成3項專項建議。第一，構建廢舊紡織品現代化回收物流體系。在國家相關部門協調下，聯合地方政府及專業結構，建立廢舊紡織品物流技術與裝備采購清單，以政府專項補貼形式，形成體系完整、功能完備、管理運營有序的廢舊化纖紡織品回收物流產業鏈，以現代化回收物流信息平臺建設為依托，循序推進智能回收箱、專業物流車、集散管理站建設，建成200公里回收經濟圈，實現回收物流網絡系統的全覆蓋。
第二，建設廢舊化纖紡織品循環再生產業集聚及示范園區。充分利用協同作用和規模效應，優化資源配置，提高資源利用效率，以點帶面、點面結合的方式，形成輻射帶動，推進廢舊化纖紡織品循環再生產業實現快速。
第三，建設廢舊化纖紡織品產學研用創新與展示平臺。建議國家設立專項推進廢舊紡織品循環再生國家重點實驗室、國家級工程技術研究中心，加強科研及人才平臺建設，加速化纖再生基礎研究的深入及研究成果的轉化。
來源：中國石化報
展開 崔屹《Nature》子刊：集成汗液蒸發和熱傳導的紡織品！
圖1.用于個人排汗管理的熱傳導和汗液傳輸集成冷卻（i-Cool）紡織品的功能結構設計及其工作機制示意圖
在上述 i-Cool 功能結構設計原則的基礎上，選擇了銅 (Cu) 和尼龍6納米纖維進行概念驗證。值得一提的是，Cu和尼龍6納米纖維并不是唯一的選擇。在這里，Cu以其非凡的導熱性（~400 W m-1 K-1）而聞名，并且尼龍6納米纖維能夠吸水。制造的i-Cool(Cu) 紡織品的照片如圖2a所示 。尼龍6納米纖維不僅覆蓋了Cu的頂部表面，而且還填充了孔隙內部，如圖2b插圖中i-Cool (Cu)紡織品底部的放大照片所示 。Cu骨架上的納米纖維比Cu基體孔隙中的納米纖維更致密，納米纖維之間的空隙空間更小，這可以在圖2b的掃描電子顯微鏡（SEM）圖像中清楚地觀察到。形貌差異導致的毛細管差異有利于水從內表面到外表面的單向定向輸送。為了評估 i-Cool (Cu) 紡織品的性能，選擇棉紡織品作為主要對比紡織品，源于它是最廣泛和接受度最高的紡織品。
展開 紡織品防水測試篇 - AATCC 127耐靜水壓測試
針對于不同的織物材料，會有不同的測試方法。
測試原理：
試樣被固定在標準面積的測試區域上，空壓機將0-5bar的空氣加入一個充滿蒸餾水的水罐中，將一定的壓力的水作用于試樣。可通過動態或靜態兩種方法進行測試。
(1)動態法：通過測試一定升壓速率下未與水接觸的試樣的一面的滲出固定數量水珠時的壓力判定試樣的耐靜水壓性能。
(2)靜態法：通過測試一定靜水壓下，對試樣保持該壓力一定時間后的滲水情況來判定材料的耐靜水壓性能。
耐靜水壓測試儀測試法：
耐靜水壓測試儀一般用于戶外運動服裝防水測試，防水面料測試，醫用防護服防護材料透液性，透血性測試。
符合標準：
GB/T 4744、AATCC 127、ERT 120-1 160-0、BS EN20811/3321/3424、AFNOR G07-057、ISO 811、JIS L1092A、JIS L1092.B-a、JIS L1092 B-b、ASTM F903C、ASTM F1670、ASTM F1671、EN 1734、ISO 1420、FZ/T01004
技術參數：
1、測試壓力:0-5000mbar(5000cmW.G)
2、壓力精度: 分辨率0.1 mbar
3、測試面積:100cm2(可選10cm2，19.63cm2，26cm2，28cm2)
4、壓力增長速率：可根據標準選擇，也可輸入指定數值
5、測試單位可選(mbar/kPa/Pa/cm w.c /mm w.c)
6、樣品最大厚度:40mm
7、壓縮空氣要求: 6-8 bar (清潔干燥空氣)
8、報警時間: 0- 9,999 min(可根據壓力或時間設置)
9、氣動夾具
測試方法：
采用動態測試，靜態測試和自定義程序法測試，用來檢測紡織品在一定壓力下的拒水性能。
展開 東華大學王宏志團隊Nature Communications：兩棲能源紗線與紡織品的連續化制備
能源紗線的光學顯微照片
【成果簡介】
近日，東華大學王宏志教授課題組在可穿戴能源領域取得新進展，相關研究成果以《兩棲能源紗線與紡織品的連續化與規模化制備》(“Continuous and scalable manufacture of amphibious energy yarns and textiles”)為題發表于國際知名學術期刊《自然?通訊》(Nature Communications)。東華大學系論文第一完成單位，東華大學材料學院博士生龔維為第一作者，侯成義副研究員、張青紅研究員、王宏志教授為共同通訊作者。
隨著可穿戴電子設備的快速發展，人們對可穿戴能源的需求逐漸增大。由于傳統電池存在缺乏柔韌性、不可拉伸、難以編織等局限性，柔性隨身能源材料與器件發展獲得了大量關注。目前可穿戴電源的研究多數展示了“佩戴”形式的能源器件，其主要作為服裝的附加品，仍缺乏穿著舒適性。相比之下，服裝本體是現成的物理載體，是更為理想的可穿戴功能集成平臺。鑒于此，研究團隊認為纖維、紗線、織物將成為新一代發電載體。然而，成熟的發電技術，如光伏、熱電、壓電/摩擦電等，與服裝材料和紡織工業的結合尚存在挑戰。目前能源紡織品難以規模化生產、能源器件的性能易受環境濕度影響，而且尚缺乏利用單根紗線實現發電的技術。“能源衣”的開發仍任重道遠。
基礎研究與工程化技術開發“兩開花”
在本工作中，研究人員利用工業級的紡絲設備實現了可拉伸摩擦發電紗線的連續化與規模化生產。此類發電紗線由高彈性聚合物材料（橡膠）與螺旋金屬纖維構成，這兩類本征彈性體與非本征彈性體通過皮芯結構的設計合二為一，具有協同應變行為。發電紗線在拉伸、彎曲、扭曲等應變下，內部兩類材料間發生電子轉移，可產生毫瓦級的輸出功率。
展開 
一種用于個人熱管理（PTM）的紡織材料
服裝作為人體的第二層皮膚，可以通過功能設計，實現針對個人需求的實時降溫。因此，個人熱管理(PTM)紡織品在過去幾年中經歷了顯著的進步。散熱通過四種機制發生:傳導、輻射、對流和蒸發。人們對具有輻射和蒸發功能的冷卻紡織品進行了大量研究。然而，作為紡織品唯一固有的散熱機制，對傳導的研究卻很有限。因此，一個有前途的研究領域是創造具有優異導熱性的PTM織物。
傳統的夏季面料通常使用棉，其導熱系數非常低(0.02-0.07 W/mK)。為此，市場上出現了實現個人降溫的“清涼感覺面料”。這些產品增加了導熱性，使它們能夠迅速將身體熱量傳遞到周圍環境，提供冷卻的感覺。因此，BNNS引起了研究人員的極大關注。然而，這些研究只涉及織物平面內的散熱問題。如果人體產生的熱量可以通過布料在垂直方向上迅速消散，冷卻將會更快更有效。此外，使用過多的顆粒來構建熱通道可能會導致材料強度下降，不足以用于實際使用。
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成果掠影
近日，東華大學丁彬、王先鋒團隊針對用于個人熱管理紡織品的研究取得最新進展。為了解決這些問題，我們開發了一種雙冷卻紡織品(DCT)，具有3D熱網結構和Janus潤濕結構，采用液體輔助超聲改性，高壓靜電紡絲和壓后處理相結合。具體來說，織物的外層(mE)由親水性聚乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)與改性BNNS (mBNNS)共混而成，而織物的內層(mP)由疏水性聚氨酯(PU)與mBNNS共混而成。由于mBNNS與兩種聚合物具有較強的界面相互作用，在高壓靜場中形成水平導熱通道，隨后的壓制增加了單纖維在織物厚度方向的接觸面積，織物具有雙向高導熱系數，提高了機械強度。在三維多級熱傳導網絡的影響下，DCT獲得了顯著的面內和透面導熱系數(8.57和0.70 W/mK)，以及實用的力學質量(抗拉斷裂強度為65 MPa)。
展開 一種用于個人熱管理的節能復合紡織材料
通過材料系統的設計，可以以被動的方式精確調節皮膚傳熱，減少不必要的能量消耗。它也適用于戶外場景，如軍事、體育和醫療，特別是在寒冷的天氣。氣凝膠纖維由微尺度多孔網絡的固相組成，顯著降低了熱傳導和對流。氣凝膠紡織品的導熱系數很低，在0.02 ~ 0.07 W/mK之間，但通常會有脆性。對于可穿戴紡織品，需要考慮柔韌性。此外，主動采暖常被用作一種熱量補充，以應對寒冷的條件，如冬季室外、極地和山區。導電紡織品可以通過焦耳熱效應直接加熱人體。在幾伏電壓下，紡織品的溫度將達到合適的人體溫度(約32℃)，因為環境溫度低于20℃。導電紡織品是通過嵌入導電材料，如碳基材料，金屬材料聚合物基高分子材料。為了減少能源消耗，需要開發更高效的加熱紡織品。此外，由于熱管理紡織品的應用場景較多，對紅外偽裝、電磁屏蔽、散熱等功能要求較高。
02
成果掠影
為了降低能耗，個人熱管理裝置備受關注。開發低導熱率或低發射率的柔性纖維至關重要，但仍然是一個巨大的挑戰。近期清華大學方菲教授課題組開發了一種具有良好被動和主動加熱能力的柔性和多功能復合紡織品。通過對孔形貌和固相網絡的設計，得到了導熱系數為0.037 W/mK的TPU/SiO2氣凝膠織物(命名為T-textile)。T-textile還表現出高柔韌性(斷裂應變為580%)，而氣凝膠紋理的低延性通常是一個問題。同時制備了TPU/Ag (S-textile)導電織物，其低紅外發射率為0.40，高導電率為248.99 S/mm。S-textile還具有優良的電磁屏蔽能力(大于75分貝)。模擬皮膚(~27.4?C)覆蓋層ST (S + T)和STT (S + T + T)紡織品可以分別加熱到32.6℃和35℃。
展開 東華大學俞建勇院士、丁彬研究員團隊在吸濕快干功能紡織品領域取得最新研究成果
此外，生物組織中也大量存在著典型的樹狀分叉結構，例如動物的血液循環系統、呼吸系統、神經網絡等，隨著多學科的交叉，這種樹狀分叉網絡在諸如微流體流動控制、城市水電氣供給等領域得到廣泛應用，但由于現有功能性微納米纖維加工技術和材料的局限性，仿生樹狀分叉網絡在吸濕快干功能紡織品領域的應用仍未得到探索。
圖1 仿生多孔Murray膜的制備過程及其吸濕快干性能
研究團隊通過靜電紡絲技術構筑樹狀分叉網絡及表面能梯度制備了仿生多孔Murray單向導濕纖維膜。其中，仿生樹狀多級分叉網絡集成了大孔-微米孔-亞微米孔的多級連通孔道，具有類似于植物蒸騰效應的多級分叉結構，遵循Murray定律最大化物質輸運原則。所得仿生多孔Murray膜兼具自驅動可逆重力定向導水、快速吸放濕（水分蒸發速率高達0.67g/h，是商業化Coolmax面料的2.1倍）以及優異的內層速干性能。
圖2 仿生多孔Murray膜的自驅動逆重力導水過程
該工作中提出的構筑仿生多級孔道以及表面能梯度結構的策略為吸濕快干微納米纖維膜材料的設計和性能提升提供了一種新思路，有望取代現有商業化吸濕快干面料，實現其在高檔功能服裝及醫衛材料等領域的廣泛應用。未來工作中將進一步優化微納米纖維膜材料的多級潤濕結構，揭示水分在纖維膜孔道中的定向輸運機制，拓展該材料在野戰軍服、創傷敷料、手術衣、紙尿褲等功能紡織品領域的應用。該研究工作得到了國家自然科學基金、上海市青年科技啟明星等項目的支持。
展開 ：在摩擦電纖維和紡織品領域取得新進展
穩定的表面納米結構使摩擦電紗線適用于工業級的紡織器械，可進行大面積的編織。
圖2 費馬螺旋摩擦電紡織品的超高耐磨性。（a）標準馬丁代爾測試示意圖；（b）費馬螺旋摩擦電紗線滑動時受力分析圖；（c, d）傳統靜電紡絲薄膜和新型納米紗線織物的耐磨性對比。
此外，費馬螺旋納米摩擦電紗線具有疏水表面，水滴/汗液能在其表面迅速滾落。利用工業級設備將這種摩擦電紗線編織可得到具有高耐磨性、防水性以及透氣性的摩擦電織物。
圖3 費馬螺旋摩擦電紡織品的防水性。（a）水滴在紗線表面迅速滾落；（b）紗線表面的接觸角測試；（c）費馬螺旋摩擦電紡織品的實物照片；（d）紡織品的防水透氣示意圖。
利用上述摩擦電紗線和紡織品，實現了無線手勢識別、水滴發電、智能屏幕顯示等多種功能。這種基于費馬螺旋的摩擦電紗線在自供電傳感器和人機界面領域具有廣闊的應用前景。
圖4 費馬螺旋摩擦電紗線及織物在智能穿戴領域的應用。（a）手部姿態實時捕捉；（b）觸覺傳感；（c）單根紗線用于水滴發電；（d）用于智能屏幕顯示。
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