集成汗液蒸發(fā)和熱傳導(dǎo)的紡織品

2022-06-01 11:07:04

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汗液蒸發(fā)對(duì)人體散熱起著不可或缺的作用。然而，傳統(tǒng)紡織品往往側(cè)重于排汗，而很少關(guān)注汗液的基本體溫調(diào)節(jié)功能，在中度/大量出汗情況下僅表現(xiàn)出有限的蒸發(fā)能力和冷卻效率。

近日，美國(guó)斯坦福大學(xué)崔屹教授提出了一種具有獨(dú)特功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的集成冷卻 (i-Cool) 紡織品，用于個(gè)人排汗管理。i-Cool 將導(dǎo)熱通道和水傳輸通道巧妙地結(jié)合在一起，不僅具有液體排汗功能，還具有增強(qiáng)的蒸發(fā)能力和高汗液蒸發(fā)冷卻效率。在穩(wěn)態(tài)蒸發(fā)試驗(yàn)中，與棉花相比，水分增重比降低了高達(dá)100%以上，并且證明了每單位汗液蒸發(fā)的皮膚功率密度增量高出3倍。此外，在人工出汗皮膚測(cè)試中，i-Cool顯示出出約3°C的冷卻效果，并且比棉花大大減少了汗水消耗。基于商業(yè)面料，驗(yàn)證了i-Cool設(shè)計(jì)原理的實(shí)際應(yīng)用可行性。由于其卓越的個(gè)人汗水管理性能，預(yù)計(jì)i-Cool概念可為下一代汗水管理紡織品提供有前途的設(shè)計(jì)指南。

對(duì)比之下，傳統(tǒng)紡織品通常通過吸收汗液的緩沖作用來提供舒適感，有助于緩解濕粘感的不適。然而，其有限的蒸發(fā)速率和蒸發(fā)冷卻效率不能為皮膚提供有效的冷卻效果，并且可能很快破壞緩沖效果。與普通紡織品不同，i-Cool紡織品不僅具有輸送汗水的功能，還為加速蒸發(fā)和帶走皮膚大量熱量提供了極好的熱傳導(dǎo)路徑，從而防止i-Cool紡織品泛濫在更大程度上避免過度出汗。因此，i-Cool 紡織品可以幫助人體達(dá)到增強(qiáng)的降溫效果，同時(shí)大大減少汗水，以高效的方式使用汗水。

在上述 i-Cool 功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則的基礎(chǔ)上，選擇了銅 (Cu) 和尼龍6納米纖維進(jìn)行概念驗(yàn)證。值得一提的是，Cu和尼龍6納米纖維并不是僅有的選擇。在這里，Cu以其非凡的導(dǎo)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(nèi)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(dǎo)致的毛細(xì)管差異有利于水從內(nèi)表面到外表面的單向定向輸送。為了評(píng)估 i-Cool (Cu) 紡織品的性能，選擇棉紡織品作為主要對(duì)比紡織品，源于它是最廣泛和接受度較高的紡織品。

摘自《2022年第01期產(chǎn)業(yè)用紡織品》雜志中的《前沿科技》

瑞士EMS，熱熔膠，紡織品