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  極端冷環(huán)境嚴(yán)重影響人類正常生活，甚至威脅生命健康。傳統(tǒng)的天然纖維和合成纖維因其纖維直徑均在10μm以上，導(dǎo)致材料重量較大且保暖能力難以進(jìn)一步提升。靜電紡纖維因具有直徑小、孔徑小、易于加工等優(yōu)點(diǎn)，在高性能保暖領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力。目前，眾多研究人員已制備出三維蓬松靜電紡纖維集合體，但是材料無(wú)壓縮回彈性能且拉伸性能差，限制了其在保暖領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用。因此，開(kāi)發(fā)出具有優(yōu)異力學(xué)穩(wěn)定性的三維蓬松靜電紡纖維材料以實(shí)現(xiàn)其在保暖領(lǐng)域的特效應(yīng)用是當(dāng)前面臨的一大挑戰(zhàn)。

  面對(duì)這一挑戰(zhàn)，東華大學(xué)紡織科技創(chuàng)新中心俞建勇院士和丁彬研究員帶領(lǐng)的納米纖維研究團(tuán)隊(duì)利用靜電紡絲技術(shù)一步得到蓬松纖維骨架，并結(jié)合熱誘導(dǎo)交聯(lián)方法制備出了一種具有“硬-軟”雙組份結(jié)構(gòu)的可拉伸超彈防寒保暖材料。通過(guò)研究不同聚合物-溶劑-非溶劑系統(tǒng)的相分離行為以指導(dǎo)調(diào)控聚合物配比，同步實(shí)現(xiàn)了三維蓬松靜電紡纖維材料的成型和單纖維力學(xué)性能的提升；隨后將交聯(lián)劑包埋到纖維組分中，并經(jīng)熱誘導(dǎo)交聯(lián)方法使纖維間產(chǎn)生原位粘結(jié)，構(gòu)筑了穩(wěn)定的纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

可拉伸超彈保暖材料的結(jié)構(gòu)組成及性能展示

  所制備的防寒保暖纖維材料具有獨(dú)特的拉伸回復(fù)性能且斷裂伸長(zhǎng)可達(dá)70%，與目前已知的蓬松纖維集合體相比具有更高的柔韌性，且該材料還表現(xiàn)出優(yōu)異的低溫壓縮回彈性能，在-50℃的極寒條件下，材料經(jīng)100次循環(huán)壓縮后塑性形變僅為4.9％。此外，該防寒保暖纖維材料還具有超輕特性（體積密度= 7.68 mg/cm³）和高保暖性能（導(dǎo)熱系數(shù)=27.6mW/m?K），有望大量應(yīng)用于服裝，家用紡織品和戶外紡織品等保暖材料領(lǐng)域。該工作為輕質(zhì)高效保暖材料的開(kāi)發(fā)提供了新思路。

可拉伸超彈保暖材料與商用聚酯纖維氈的保暖性能對(duì)比

  以上相關(guān)研究成果以“Stretchable and superelastic fibrous sponges tailored by “stiff-soft” bi-component electrospun fibers for warmth retention”為題發(fā)表在《ACS Applied Materials & Interfaces》期刊上，文章DOI：10.1021/acsami.0c05333。東華大學(xué)紡織學(xué)院博士生吳紅炎為第一作者，丁彬研究員和斯陽(yáng)研究員為共同通訊作者。該工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、中央高校基礎(chǔ)研究項(xiàng)目的大力資助。

  論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.0c05333