研究人員通過(guò)TPU溶液噴涂+激光打孔技術(shù)，制備出具有單向汗液導(dǎo)出能力的面料
文章來(lái)源：環(huán)球聚氨酯網(wǎng) 更新時(shí)間：2025-08-29 21:07:28
|
具有單向汗液導(dǎo)出能力的Janus面料因其卓越的個(gè)人熱濕管理性能而備受關(guān)注。然而，目前的制造方法工藝復(fù)雜，存在環(huán)境問(wèn)題且難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。更重要的是，現(xiàn)有制備的面料通常缺乏良好的柔韌性，嚴(yán)重影響穿著舒適度。
研究人員提出了一種自粘合策略，通過(guò)將熱塑性聚氨酯（TPU）溶液噴涂到纖維上來(lái)制備高度柔韌的Janus面料，并采用激光打孔技術(shù)精確修飾微觀結(jié)構(gòu)以增強(qiáng)液體導(dǎo)出。與傳統(tǒng)熱轉(zhuǎn)印在表面形成薄膜不同，這種方法使TPU直接粘附在棉纖維上，從而保留了織物固有的柔韌性。所制備的Janus面料具有優(yōu)異的單向液體導(dǎo)出性能，50 μL的水可在12.1秒內(nèi)完全滲透導(dǎo)出。
隨著極端天氣狀況日益頻繁，人體熱濕舒適度管理已成為一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。皮膚表面濕度過(guò)高會(huì)使人感到潮濕黏膩，從而降低工作效率。同時(shí)，體溫升高可能引發(fā)中暑、虛脫等癥狀。然而，傳統(tǒng)面料在這種條件下顯得力不從心：例如，親水性棉質(zhì)面料可以吸收皮膚表面的汗液，但排出速度緩慢，導(dǎo)致汗液積聚在面料內(nèi)側(cè)；低效的汗液導(dǎo)出會(huì)在皮膚周圍形成過(guò)濕過(guò)熱的微環(huán)境，成為細(xì)菌滋生的溫床。雖然吸濕排汗面料（例如滌綸和尼龍）具有速干特性，但其疏水性使其難以從皮膚表面去除汗液。因此，開發(fā)能夠快速吸收汗液并高效導(dǎo)出的功能性面料已成為先進(jìn)材料科學(xué)領(lǐng)域的當(dāng)務(wù)之急。 Janus膜以其不對(duì)稱潤(rùn)濕性而聞名，因其能夠?qū)崿F(xiàn)單向液體傳輸而備受關(guān)注。通過(guò)將這項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)融入紡織品中，研究人員成功開發(fā)出能夠定向?qū)С龊挂旱腏anus面料。當(dāng)汗液從皮膚接觸面?zhèn)鬏數(shù)矫媪系耐獗砻鏁r(shí)，皮膚能夠保持干爽舒適。此外，干燥的皮膚表面可防止汗液中無(wú)機(jī)鹽（如氯化鈉）的積聚，從而減少皮膚刺激。這種機(jī)制還增強(qiáng)了蒸發(fā)冷卻效應(yīng)，確保了持續(xù)的熱舒適性。因此，具有卓越熱濕管理性能的Janus面料已被廣泛應(yīng)用于防護(hù)服、防靜電服裝、高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)服和阻燃面料等領(lǐng)域。 目前，Janus面料的制造方法主要分為兩類：化學(xué)處理和靜電紡絲。 前者主要使用疏水/親水化學(xué)物質(zhì)對(duì)面料單側(cè)改性實(shí)現(xiàn)兩面不對(duì)稱潤(rùn)濕性。例如，此前有研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)用疏水性PFOTES和SiO2納米粒子對(duì)親水性棉質(zhì)面料進(jìn)行預(yù)處理，再對(duì)單側(cè)進(jìn)行選擇性等離子處理，制備出Janus面料。也有研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)將含氟共聚物FS-60溶液噴涂到超親水處理的PET織物單側(cè)實(shí)現(xiàn)疏水改性，制備出具有非對(duì)稱潤(rùn)濕梯度的Janus面料。另有研究團(tuán)隊(duì)先在棉質(zhì)面料單側(cè)噴涂單寧酸-聚乙烯亞胺（TA-PEI）混合溶液，再浸入十八胺（ODA）溶液，最終制得Janus面料。但該方法往往依賴含氟或有毒物質(zhì)，存在環(huán)境和健康問(wèn)題。但此類方法往往依賴含氟或有毒物質(zhì)，存在環(huán)境問(wèn)題和健康隱患。 后者則能形成具有潤(rùn)濕/結(jié)構(gòu)梯度的復(fù)合膜結(jié)構(gòu)。例如，此前有研究團(tuán)隊(duì)制備了具有漸進(jìn)潤(rùn)濕性的三層 PU/(PU-HPAN)/HPAN纖維膜，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)、自發(fā)和定向的水傳輸。然而，通過(guò)靜電紡絲制備的Janus面料通常存在層間結(jié)合力弱、機(jī)械強(qiáng)度差、耐洗滌和摩擦性能有限等問(wèn)題，限制了其日常穿著的適用性。 這些局限性凸顯了開發(fā)無(wú)毒、機(jī)械強(qiáng)度高且耐用的Janus面料的迫切需求，這對(duì)研究人員在推進(jìn)功能性紡織技術(shù)方面提出了重大挑戰(zhàn)。 針對(duì)上述問(wèn)題，研究人員近期研發(fā)了一種名為熱轉(zhuǎn)印微孔面料的Janus面料。該面料采用熱轉(zhuǎn)印工藝在棉織物上構(gòu)建熱塑性聚氨酯（TPU）層，并通過(guò)激光微加工技術(shù)形成微錐形孔。選擇TPU作為功能材料是基于其固有的疏水性、卓越的機(jī)械性能和無(wú)毒特性，能顯著增強(qiáng)面料耐久性和日常穿著適用性。該面料可承受至少250次家庭洗滌循環(huán)和900次摩擦測(cè)試，即使在背包腰帶、鞋墊等高磨損場(chǎng)景仍展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景，有效解決了Janus面料領(lǐng)域耐磨性與耐洗滌性的雙重挑戰(zhàn)。但熱壓工藝形成的較厚TPU層（約70μm）嚴(yán)重?fù)p害了織物原有的柔韌性。 研究人員進(jìn)一步提出通過(guò)TPU溶液噴涂結(jié)合激光打孔技術(shù)，開發(fā)出一種兼具無(wú)毒特性、高機(jī)械強(qiáng)度和優(yōu)異柔韌性的新型Janus面料。具體而言，噴涂TPU溶液可確保材料與織物表面緊密自粘合，形成柔軟的超薄TPU薄膜（約0.44μm），在保持織物固有柔韌性的同時(shí)確保其機(jī)械強(qiáng)度。隨后，通過(guò)激光打孔工藝在面料表面構(gòu)建微錐孔陣列，顯著提升了面料的水蒸氣傳輸速率。最終制備出的面料展現(xiàn)出優(yōu)異的單向?qū)Ш剐阅埽?jīng)15分鐘的跳繩測(cè)試后，穿著該面料的人體溫度比穿著傳統(tǒng)棉質(zhì)面料的人體溫度低約1.3°C，顯著提高了人體的體溫調(diào)節(jié)舒適度。得益于TPU與纖維之間強(qiáng)大的粘合力，制備的面料可承受400次以上的摩擦測(cè)試和300次以上家庭洗滌循環(huán)。這項(xiàng)研究為設(shè)計(jì)開發(fā)實(shí)際可穿著的柔性Janus面料提供了可行方案，標(biāo)志著功能性紡織技術(shù)領(lǐng)域的重大進(jìn)步。 |
相關(guān)新聞
- [2025-08-29]·全球單體規(guī)模最大MTBE項(xiàng)目機(jī)械竣工
- [2025-08-29]·重鑄聚酯薄膜“筋骨”
- [2025-08-29]·業(yè)界：將《關(guān)于深入實(shí)施“人工智
- [2025-08-29]·70余家化企上榜2025中國(guó)民營(yíng)企業(yè)
- [2025-08-29]·商務(wù)部：對(duì)美國(guó)、歐盟、韓國(guó)、日
- [2025-08-29]·研究人員通過(guò)TPU溶液噴涂+激光打
- [2025-08-28]·科學(xué)家造出“剛?cè)岵?jì)”的神奇材
- [2025-08-28]·研究獲得鋸齒型石墨烯納米帶中室
- [2025-08-28]·研究獲得鋸齒型石墨烯納米帶中室
- [2025-08-28]·中國(guó)科學(xué)院電工研究所等 創(chuàng)造鐵
主辦單位：山東省化工情報(bào)信息協(xié)會(huì)
山東省濟(jì)南市文化東路80號(hào)郵編：250014電話：0531—86399950、86399980、86399990傳真：0531—86399186
山東化工網(wǎng)在線交流：
Copyright(C)山東省化工情報(bào)信息協(xié)會(huì) 版權(quán)所有 備案號(hào)：魯ICP備2021036540號(hào)
山東省濟(jì)南市文化東路80號(hào)郵編：250014電話：0531—86399950、86399980、86399990傳真：0531—86399186
山東化工網(wǎng)在線交流：
Copyright(C)山東省化工情報(bào)信息協(xié)會(huì) 版權(quán)所有 備案號(hào)：魯ICP備2021036540號(hào)
魯公網(wǎng)安備 37010202001033號(hào)