先進的濕管理功能紡織品可保持人體舒適度和生理健康,于近年來廣受關注。為了實現汗液的快速定向輸送,通過多層靜電紡絲、微納加工等方法構筑異形孔道結構從而設計不對稱的Janus膜材料,是單向導濕的有效策略。然而在考慮機械強力、制備成本和舒適度方面設計真正可穿著的濕管理紡織品時,仍然存在巨大挑戰。傳統的織物整理方法包括浸漬或浸軋等濕處理工藝,為提高整理劑與織物的親和力,往往伴隨大量整理助劑的使用,尤其對于低反應性紡織品如滌綸(PET)織物,較差的整理牢度會造成功能性快速失效和化學品滲出,對環境和人體造成潛在傷害。
受貽貝啟發,香港理工大學和深圳大學合作,設計了一種基于陽離子-π相互作用力的新型超親水聚合物分子,無需添加高污染的紡織助劑,對PET織物產生自粘附效應,配合與PET分子的共結晶作用,極大提高了其在PET纖維上的粘附力,將疏水PET織物轉變為超親水的同時,賦予其抑菌效果,經過改性后的PET織物可以耐150次家庭洗滌。相關工作以 “Mussel-inspired design of a self-adhesive agent for durable moisture management and bacterial inhibition on PET fabric” 為題發表于材料領域國際期刊Advanced Materials上。
圖1. 新型陽離子-π水下自粘附親水劑的設計理念。
圖2. 陽離子-π親水劑的結構、作用機理及整體應用效果。
由于其強大的附著力,可通過噴涂和固化應用于PET織物的一側形成Janus織物,從而提供單向水分運輸(前向運輸能力為1115%,后向阻隔能力為-1509%)。同時,此Janus織物可有效抑制細菌的生長和入侵,并保持皮膚微生物平衡。這項工作為紡織濕整理過程中的粘合劑研究開辟道路,且有更多樣化和更智能的應用前景,如快干運動衣、防護服或空調織物。
圖3. 陽離子-π親水劑的單面應用產生的汗液單向傳輸、降溫效果和抑菌性能。
綜上所述,新型陽離子-π親水劑在處理PET織物時具有很強的粘附和內聚性能,可以給滌綸織物帶來了持久的超親水性,具有超過商用親水劑的耐洗牢度。由于其附著力強,可以通過簡單的噴涂和固化方法制備單面處理的Janus滌綸織物,有效地將汗水從皮膚側向外輸送,并阻止反向水滲透,保持皮膚干燥和清潔。此外,這種Janus織物有望在不干擾皮膚微生物平衡的情況下,表現出良好的抑制細菌入侵和生長的能力,對人體健康大有幫助。我們設想,這項研究將啟發設計具有真正可穿著性及健康防護功能的濕管理紡織品。
該論文第一作者為深圳大學材料學院助理教授王元豐博士,共同第一作者為香港理工大學研究助理夏剛,通訊作者為香港理工大學紡織與服裝學系忻浩忠教授。該項研究得到香港研究資助局、國家自然科學基金和深圳市科創委的大力資助。
文章鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202100140
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