衣物中積聚的大氣水分與汗液會顯著降低其保暖性能，加速人體熱量流失，進而引發(fā)體溫失調(diào)。在極端環(huán)境（如極限運動、極地科考或寒區(qū)軍事行動）中，若汗液無法及時排出，可能觸發(fā)冷熱交替應激反應，大幅增加體溫失調(diào)風險。若體溫調(diào)節(jié)失效，可導致嚴重低體溫或熱應激，直接威脅健康與生命安全。傳統(tǒng)保暖紡織品通常依賴多層織物疊加，雖提升保暖性，卻犧牲了透氣性與舒適性。現(xiàn)有方案（如分層服裝系統(tǒng)或膠粘復合織物）難以平衡輕量化、彈性、耐久性及濕熱管理性能。因此，亟需開發(fā)具備自適應熱濕調(diào)控功能的新型防護紡織品。
圖1 Foam-TEX設計思路及連續(xù)化制備示意圖
東華大學成艷華研究員/張新海副研究員團隊創(chuàng)新性地開發(fā)了一種基于原位閉孔結構工程的雙層緯編織物Foam-TEX。該織物采用工業(yè)化可擴展工藝制造，其獨特設計通過閉孔隔熱單元與梯度吸濕通道的協(xié)同作用，實現(xiàn)了優(yōu)異的濕熱管理性能。
Foam-TEX采用雙層編織結構：內(nèi)層為預發(fā)泡纖維，外層為竹纖維吸濕層，中間通過滌棉纖維交叉貫穿形成導濕通道。經(jīng)原位熱誘導發(fā)泡處理后，織物形成輕質(zhì)柔韌的分級多孔結構，展現(xiàn)出卓越的隔熱性能（熱導率0.039 W/(m·K)）和單向?qū)衲芰Γ▎蜗蜻\輸指數(shù)1082%，透濕性>4000 g/(m2·24h)）。這種結構設計通過閉孔微球堆疊產(chǎn)生的拉普拉斯壓差，有效促進了水分定向傳輸。
此外，Foam-TEX集成了焦耳加熱功能，在-20°C環(huán)境下僅需3.0V電壓即可達到人體舒適溫度（約37°C）。這種創(chuàng)新的原位發(fā)泡工程與雙層緯編工藝相結合，不僅提升了整體隔熱性能，還通過結構設計有效防止汗液積聚，為極寒環(huán)境下的戶外工作者提供了可靠的濕熱舒適解決方案。
2025年8月6日，相關研究以“Closed-Pore Engineering in Double-Layer Textiles for Adaptive Thermal and Moisture Management”發(fā)表于Advanced Materials上。文章第一作者是東華大學材料科學與工程學院白天祥博士。
圖2 Foam-TEX的機械性能和隔熱性能
圖3 Foam-TEX的可穿戴性及日常服役性能
圖4 Foam-TEX的多功能應用場景
本研究是團隊在柔性保溫隔熱材料領域的最新進展之一，旨在解決當前多孔材料存在的機械性能弱、功能單一等問題。團隊開發(fā)了一系列創(chuàng)新的制備策略，成功推出了多種功能性柔性多孔隔熱材料，適用于不同應用場景。團隊基于卷對卷工藝制備了加捻氣凝膠紗線，氣凝膠紗線具有高強結構和低導熱性能（Adv. Mater. 202507289），團隊通過跨維度、跨尺度的結構適配原理，成功制備了雙網(wǎng)絡復合氣凝膠（Adv. Funct. Mater. 2019, 29, 1806407）。通過進一步優(yōu)化工藝，團隊研發(fā)了仿貝殼納米復合氣凝膠，采用常壓干燥技術進行制備（Adv. Mater. 2023, 35, 2300813）。此外，團隊還通過“潤濕與礦化”界面優(yōu)化工程，設計并制造了具有高機械壓縮率（≈99%）和超疏水性（≈168°）的復合氣凝膠（Adv. Funct. Mater. 2021, 2009349）。在此基礎上，團隊利用工業(yè)化海島熔融紡絲技術，成功制備了連續(xù)的超細纖維，并將其作為氣凝膠的基本構筑單元，通過冷凍成型技術組裝，獲得了波紋層狀結構的氣凝膠氈（Adv. Mater. 2024, 2414731）。此外，團隊還設計了具有親疏水結構的高性能太陽能驅(qū)動界面蒸發(fā)復合氣凝膠（Nano-Micro Lett. 2023, 15, 64）。最后，團隊進一步利用光伏電池等工業(yè)廢熱作為熱源，開發(fā)了生物基吸濕性氣凝膠（Chem. Soc. Rev., 2024, 53, 7489），并通過大氣集水-蒸發(fā)系統(tǒng)的協(xié)同運行，提出了一種創(chuàng)新的解決方案（Adv. Funct. Mater. 2025, 2423063）。
原文鏈接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202508473
