隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)衣物的要求不單單是外觀靚麗，穿著的舒適度變得越來越重要，能幫助汗水從皮膚上排出的高性能織物逐漸得到了人們的青睞。
近年來，已經(jīng)出現(xiàn)了許多具有促進(jìn)皮膚汗液排出功能的防潮織物。但是，這類織物大多不具有排斥外部液體污染物的能力，而且目前市售透氣織物的濕氣透過率遠(yuǎn)低于一般人的出汗率，導(dǎo)致這類織物對(duì)人體的舒適度沒有明顯的提升。
近期，康奈爾大學(xué)和香港理工大學(xué)的研究人員合作，模仿人體皮膚的汗液排出模式，設(shè)計(jì)了一種“仿皮膚”定向傳輸液體織物，該織物在超疏水性基材上形成了具有單向液體傳輸?shù)目臻g通道，像“汗腺”一樣，既能很好地將汗液排出，又可以排斥外部液體污染物，其透水率是市售最好的商用透氣性織物的15倍。同時(shí)該織物還具有優(yōu)異的耐磨性，循環(huán)超過10000次性能沒有明顯變化！
人體皮膚是理想的定向液體傳輸材料，既可以排出汗液又能夠很好地保護(hù)身體免受外部液體污染物的侵害。
“皮膚狀”織物的制作
研究人員受皮膚的啟發(fā)，制備了具有和皮膚相似功能的“皮膚狀”織物。如圖2所示，研究人員使用棉織物為基底，用全氟辛基三乙氧基硅烷（PFOTES）涂覆的二氧化鈦顆粒進(jìn)行預(yù)處理，以賦予其超疏水性；然后通過等離子處理技術(shù)進(jìn)行改性，在疏水性織物上創(chuàng)建多孔梯度潤濕性通道，用作局部“汗腺”，從而得到具有廣泛用途的“皮膚狀”織物。
織物的定向水傳輸性能
為了測(cè)試織物的定向水傳輸功能，研究人員將織物以圖3所示的45°傾斜角放置，當(dāng)水從織物的頂部滴下時(shí)，液滴在織物上逐漸積累，并很快從織物上滑落，整個(gè)過程中沒有任何水滲透。
而當(dāng)在織物背面滴加水時(shí)，液滴接觸到織物后很快便自發(fā)地透過織物，轉(zhuǎn)移到了織物的另一側(cè)，而且在此測(cè)試過程中水的傳輸速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過人體在劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)的最大出汗率，并且大約是市售最好的戈?duì)柼厮?Gore-Tex)商用面料的15倍。
研究人員又將“皮膚狀”織物覆蓋在裝有藍(lán)色硅膠的玻璃瓶上，如圖4所示，用水龍頭對(duì)瓶口淋浴10秒鐘，當(dāng)將織物的正面朝上時(shí)，內(nèi)部硅膠的顏色不變，瓶內(nèi)沒有水滲透進(jìn)去；而當(dāng)背面朝上時(shí)，瓶內(nèi)的硅膠部分變成粉紅色，表明有水透過織物進(jìn)入瓶內(nèi)，進(jìn)一步證明了織物的定向水傳輸能力。
織物的定向汗液傳輸性能
隨后，研究人員使用人工汗液模擬織物在實(shí)際應(yīng)用中的定向汗液傳輸功能，如圖5所示，當(dāng)汗液滴在織物正面時(shí)，汗滴附著在表面，然后旋轉(zhuǎn)至一定的傾斜角度，繼續(xù)滴加汗液，可以看出汗滴很快滑落，沒有任何滲透。
而當(dāng)研究人員如圖6所示將汗液滴加到織物背面時(shí)，汗滴很快便自發(fā)地滲透織物，隨后將織物傾斜，汗滴同樣很快滾落下來，這表明該織物對(duì)汗液同樣具有定向傳輸能力，具有在實(shí)際穿戴領(lǐng)域應(yīng)用的潛力。
織物的耐磨性
最后，研究人員測(cè)試了織物的耐用性。結(jié)果如圖7所示，織物的接觸角在高達(dá)10000個(gè)周期后才略顯下降，并且即使經(jīng)過長達(dá)25000個(gè)周期TiO2納米顆粒的含量幾乎沒有任何變化，表明研究人員所制備的“皮膚狀”織物具有優(yōu)異的耐磨性，能夠滿足實(shí)際應(yīng)用的需求。
在本篇文章中，研究人員開發(fā)了一種新穎的皮膚狀織物，將超疏水織物和等離子處理技術(shù)相結(jié)合，使織物具有較強(qiáng)的疏水性和定向水傳輸功能，制作過程簡單有效。這種新穎的“皮膚狀”織物可以直接用于開發(fā)智能和高性能服裝，并有望在需要定向液體傳輸領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，如液體分離和純化、傷口敷料、燃料電池膜和柔性微流體設(shè)備等領(lǐng)域。
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