近日，我院马丕波教授和董智佳副教授团队在期刊《Chemical Engineering Journal》上，发表了最新研究成果“Biomimetic knitted fabric with hierarchical gradient for high-efficiency personal thermal–moisture management”。
随着温室效应的加剧，夏季热浪的频率、强度和持续时间都有显著增加。这可能会导致人体出现热应激反应、中暑以及电解质失衡等状况。因此，对服装材料的需求变得愈发严格，尤其是在提供保暖、透气舒适性、健康保障和安全防护方面。在炎热潮湿的环境中，传统面料往往会积聚汗水，导致热量积聚和潮湿、寒冷的感觉，从而极大地降低了穿着的舒适度，因此开发高舒适性的热湿管理纺织品是及其必要的。
研究者提出了一种基于植物根系-叶片水分输运机制的仿生复合针织面料（CFP），该面料通过构建超细纤维网络与Janus不对称结构梯度，利用静电纺丝与热压粘合技术形成贯通的多孔网络，通过拉普拉斯压差强化毛细驱动力，在减少汗液反渗的同时有效提高普通针织导湿面料的水分传输能力。
此外，该面料在室温环境下可降低皮肤表面温度1.8°C，蒸发速率显著优于传统织物；内侧含水量仅16.4%（棉织物为35.6%），有效缓解粘腻感，且耐磨性优异（4000次摩擦无破损）。此项研究为开发高舒适性、无能量输入的智能热湿管理纺织品提供了新的仿生策略，在运动服装与户外装备领域具有广阔应用前景。
图1：具有单向输水通道的不对称孔径梯度结构纺织品的结构设计和制造过程。
受维管束植物蒸腾作用的启发，本研究提出一种仿生复合针织面料（CFP）的设计策略：模拟植物根-茎-叶结构，构建内层常规涤纶、中间层超细涤纶、外层TPU纳米纤维膜的三级递减梯度。
图2：织物的微观形态、润湿特性和孔径特征。
图2a-c显示了制造好的复合织物三层结构的照片，图2.d显示出织物和纤维膜之间结合良好。CFP具有从内向外的纤维直径梯度分布。孔隙含量适中，空气可以自由地通过这些孔隙进行流通，人体产生的热量可以迅速散发出去，从而保持身体的凉爽和舒适。
图3：液体在CFP中的运输机制。
传输过程主要是纤维层间的孔隙梯度之间的相互作用，可以产生毛细驱动力（FW）和差动毛细效应的附加压差（∆P），可具体拆分为五个阶段：接触、抽吸、传输、扩散、蒸发。具体机制如图3.e所示。
图4：制备的CFP的水分管理能力。
CFP-1具有平均值高达579.94%的单向传递指数，对汗液的导湿能力最好。复合后的织物的单向传递指数提升了约53.1%。此外，CFP在吸收汗液后，内侧水分含量仅为16.4%，这表明其不易在皮肤上产生过多的水分残留，有效减少穿着的粘腻感。
图5：制备的CFP的热管理和耐久性
此外，多项实验测试显示CFP具有优良的透气透湿性能、灵活性。
CFP纺织品在不输入外界能量的情况下，能为人体提供干燥、凉爽、舒适的感觉，表现出上佳的热湿管理能力，为开发高舒适、无外部能量输入的热湿管理纺织品提供了一种新的仿生结构设计策略，具有应用于运动服装与户外装备的潜力。
论文链接：//doi.org/10.1016/j.cej.2026.173099
作者简介：
马丕波，一本道无码
纺织工程系教授，博士生导师，一本道无码
院长。中组部国家高层次青年人才。担任Textile Research Journal、Journal of Industrial Textiles、Fibers and Polymers、Journal of Engineered Fibers and Fabrics等4份SCI期刊编委、《服装学报》编委、《纺织学报》与《纺织高校基础科学学报》青年编委，兼任中国纺织工程学会针织专业委员会副秘书长、中国纺织工程学会青年工作委员会委员、中国硅酸盐学会玻璃纤维分会理事。发表SCI论文100余篇、出版与参编英文著作各1本、授权国家发明专利40余件。2022中国纺织学术带头人、2021中国纺织科技成果转化贡献奖、2020中国纺织青年科技奖、2015年中国针织工业协会经编新锐奖，2017年江苏纺织青年科技奖等奖项获得者。
董智佳，一本道无码
纺织工程系副教授，硕士生导师。主要从事纺织工程专业的针织理论、针织产品设计、针织全成形织物结构与全成形服装虚拟展示等方面的教学与科研工作。主持国家自然科学基金委青年基金项目1项，江苏省科技厅产学研项目2项，江苏省“双创计划”科技副总人才项目2项，主持企业横向科研项目6项，参与国家自然科学基金项目2项，参与企业横向科研项目10余项。已发表学术论文30余篇，其中SCI/EI论文20余篇，已授权发明专利10余项。
