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东华大学俞建勇院士、丁彬教授团队在超疏水高导热人体热管理面料方面取得新进展
2020-07-07  来源:高分子科技

  人体热管理技术是针对人体微环境温度进行调控,与传统室内温度控制系统相比更节能环保,还可及时有效维护人体在各种环境中的热舒适性。目前,众多研究人员通过浸渍涂层或共混纺丝工艺制备了填充型导热复合纤维材料,获得了具有一定导热降温功能的凉爽织物。但这些织物透湿性能差,降温效率有限,且无法阻止液态水的渗透,限制了其在人体降温领域的实际应用。因此,开发出具有防水透湿性能的高导热纤维材料以实现人体热舒适性提升是当前面临的一大挑战。


  面对这一挑战,东华大学纺织科技创新中心俞建勇院士和丁彬教授团队带领的纳米纤维研究团队利用静电纺丝技术一步制备了连续氮化硼导热框架贯穿的高导热超疏水聚氨酯防水透湿纳米纤维膜。通过研究聚合物-溶剂-非溶剂系统构成对纤维堆积结构的影响,在纳米纤维微孔膜中构筑了具有三维互连氮化硼导热框架,在保证纤维高透湿性能的前提下实现了材料导热性能的提升;同时采用低表面能的氟化聚氨酯对纤维表面润湿性调控,使纤维膜具备了良好的超疏水特性和耐水渗透性。



图1.(a)超疏水高导热纳米纤维膜的制备和结构组成;(b)超疏水高导热纳米纤维膜导热、透湿、防水性能示意图


图2. 不同湿度环境下制备纤维膜的(a)透湿率和透气性、(b)水平方向和垂直方向导热系数;(c)纳米纤维膜与普通面料垂直方向导热系数的对比;不同湿度环境下制备纤维膜的(d)堆积结构示意图、(e)热阻和湿阻。


  以上相关研究成果以“Thermoconductive, Moisture-Permeable, and Superhydrophobic Nanofibrous Membranes with Interpenetrated Boron Nitride Network for Personal Cooling Fabrics”为题发表在《ACS Applied Materials & Interfaces》期刊上,文章DOI:10.1021/acsami.0c04486。东华大学纺织学院博士生余西为第一作者,丁彬教授斯阳研究员为共同通讯作者。该工作得到了国家自然科学基金、中央高校基础研究项目的大力资助。


  论文链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.0c04486

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(责任编辑:xu)
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