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      集成汗液蒸發和熱傳導的紡織品

      2022-06-01 11:07:04

             汗液蒸發對人體散熱起著不可或缺的作用。然而,傳統紡織品往往側重于排汗,而很少關注汗液的基本體溫調節功能,在中度/大量出汗情況下僅表現出有限的蒸發能力和冷卻效率。

             近日,美國斯坦福大學崔屹教授提出了一種具有獨特功能結構設計的集成冷卻 (i-Cool) 紡織品,用于個人排汗管理。i-Cool 將導熱通道和水傳輸通道巧妙地結合在一起,不僅具有液體排汗功能,還具有增強的蒸發能力和高汗液蒸發冷卻效率。在穩態蒸發試驗中,與棉花相比,水分增重比降低了高達100%以上,并且證明了每單位汗液蒸發的皮膚功率密度增量高出3倍。此外,在人工出汗皮膚測試中,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?;谏虡I面料,驗證了i-Cool設計原理的實際應用可行性。由于其卓越的個人汗水管理性能,預計i-Cool概念可為下一代汗水管理紡織品提供有前途的設計指南。

             對比之下,傳統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,其有限的蒸發速率和蒸發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,還為加速蒸發和帶走皮膚大量熱量提供了極好的熱傳導路徑,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到增強的降溫效果,同時大大減少汗水,以高效的方式使用汗水。
              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納米纖維并不是僅有的選擇。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Z廣泛和接受度較高的紡織品。

              摘自《2022年第01期產業用紡織品》雜志中的《前沿科技》

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