刘遵峰:可伸缩的蚕丝智能织物

bangjia

智能织物能够从环境中感知刺激，并通过整合织物结构中的功能来对这些刺激作出反应。特别是对水分敏感的纺织品可以通过适应汗水、雨水、湿度和温度而改变孔隙率或宏观形状来为实现水分和热量管理，为穿着者提供更多舒适性。

季节变换，当你跑步的时候，穿短袖太冷，穿长袖太热，如果有一种服饰，能够根据体温、出汗自动调节，那该有多好！

最近，南开大学的刘遵峰教授课题组利用蚕丝吸水后产生的巨大体积膨胀，通过加捻、自捻合、热定型等过程制备了蚕丝人工肌肉。蚕丝人工肌肉能够对水雾、湿度以及各种有机溶剂产生快速的扭转或拉伸运动。研究者系统地研究了蚕丝人工肌肉的驱动性能并展示了其在织物领域的应用。

将传统纺织技术和纤维型人工肌肉相结合实现纺织品智能功能的方法之一。但以往的制备人工肌肉的材料或价格昂贵，或制备涉及复杂的化学过程而难以进行商业化。而蚕丝作为一种天然纺织纤维，集柔软亲肤，吸湿透气等优点于一身，一直受到人们的追捧和纺织界的青睐。研究者展示了一种由同手性蚕丝拉伸肌肉编织而成的智能织物。智能织物袖子的经纱方向为同手性蚕丝拉伸肌肉，纬纱方向为未加捻的蚕丝纤维。当环境湿度增加时(例如，由于汗水或潮湿环境)，智能织物的袖子沿经纱(垂直)方向收缩（45%），然后在湿度下降时恢复原长。这种水分敏感的纺织品，可以通过改变宏观形状非常有效地实现水分和热量的管理功能。

研究者还展示了该智能织物的潜在应用场景，例如在运动的过程中，身体炎热出汗情况下，衣服自动缩短成短袖短裤，便于排热排汗；身体干燥时，衣服变长以实现保暖性。通过这样的方式可以提供给穿着者更多的舒适性和更好的穿着体验。

该研究的最大意义在于通过简单的制备方法得到性能优异的蚕丝人工肌肉并应用于智能织物领域，并且蚕丝廉价易得，亲肤柔软，舒适透气，非常适合用于纺织品，这将为智能领域和纺织领域带来新的机遇。

该研究发表于Advanced Functional Materials，该论文第一作者是硕士研究生贾天娇，刘遵峰教授是独立通讯作者。

参考文献：

Jia T, Wang Y, Dou Y, et al. Moisture Sensitive Smart Yarns and Textiles from Self-Balanced Silk Fiber Muscles. Advanced Functional Materials, 2019.

全文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201808241