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  具有單向導濕功能的紡織品可以將人體汗液從皮膚表面排出，這對改善人體的熱舒適性和濕舒適性具有重要作用，對人體健康至關重要。目前報道的具有單向導濕功能的紡織品有非織造布和機織物兩類。其中具有良好柔韌性和透氣性的單向導濕非織造布在個人干燥冷卻的服裝領域等取得了很大進展。然而，非織造布的力學性能往往較差，這限制了其應用范圍。相比之下，單向導濕機織物因具有良好的力學性能、穩定的結構和連續的導濕性能，近年來受到了許多研究者的關注。然而，現有的單向導濕機織物大多通過后整理的方法生產，整理劑多為含氟物質，會造成環境污染和健康問題。

  近日，西安工程大學樊威課題組和清華大學張瑩瑩課題組通過三維機織和等離子體處理技術，合作設計出一種具有優異單向導濕功能和力學性能的三向正交機織物（3DOWF）。這是一種多層整體結構，具有很強的可設計性和優異的機械性能的機織物，其中每一層可以由特定類型的紗線形成，如：聚酯紗線（第一層）、棉紗紗線（第二層）和粘膠紗線（第三層），第一層到第三層的吸水能力逐漸增強（圖1）。該梯度吸濕設計可允許水滴自發地從疏水層（第一層）滲透到親水層（第三層），相反，水滴不會從親水層滲透至疏水層（圖2）。此外，Z方向上的異型截面Coolmax紗線具有優異的芯吸效應，能夠加快水傳輸的速率，同時對3DOWF疏水側進行等離子體處理可以減小潤濕時間（圖3）。

  水滴從3DOWF的疏水側到親水側的滲透速率達到25 μL·s^-1；吸水后的3DOWF表面溫度比普通商用棉織物高出2.6 ℃；緯紗和經紗方向的拉伸強度分別為49.62 MPa和18 MPa，這是迄今為止報告的具有最快水傳輸速率、最佳保溫性和最高拉伸強度的單向導濕紡織品（圖4）。此外，該3DOWF具有原料易得、生產成本低、可大規模生產的特點，在表帶、背包帶、鞋墊和其他功能性紡織品中具有巨大的應用潛力（圖5）。

圖1 三向正交機織物（3DOWF）的結構示意圖

圖2 3DOWF的單向導濕性能

圖3 3DOWF的單向導濕機理

圖4 3DOWF的濕熱舒適性和力學性能

圖5 3DOWF的應用展示

  近日該工作以“Superior Unidirectional Water Transport and Mechanically Stable 3D Orthogonal Woven Fabric for Human Body Moisture and Thermal Management”為題目發表在Small（DOI：10.1002/smll.202107150）上，并且被選為該期的Back Cover。文章第一作者兼通訊作者是西安工程大學樊威教授，共同通訊作者為清華大學張瑩瑩副教授，樊威教授團隊教師張小林、余靈婕博士，碩士生張閣、陳維純參與了工作，合作者包括北京納米能源所董凱副研究員，清華大學張瑩瑩課題組博士生梁曉平。該工作得到國家自然科學基金、陜西省“千人計劃”青年項目、紡織之光基礎研究計劃、陜西省創新能力支持計劃的支持。

  原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202107150