在气候变化加剧和能源危机日益严峻的背景下，开发能够维持人体热舒适性的织物具有重要意义。目前很多研究设计织物来实现人体的降温/加热，然而传统的织物由于无法动态响应环境变化，不仅存在安全风险，还会显著增加空调能耗。因此，科研人员致力于开发新型热调节织物，热调节织物主要分为两类：主动式热调节织物依赖于能源的输入，而被动式热调节织物的热舒适区间有限。值得注意的是，汗液作为天然的温控信号，为开发新型智能织物提供了新思路。然而，如何在不影响穿着舒适性的前提下，实现红外辐射和汗液蒸发的调控，仍是该领域待突破的难题。

针对这一挑战，南京大学朱嘉/朱斌团队联合武汉纺织大学徐卫林/张骞团队设计了一种被动式汗液响应热调节织物（PSRT），采用具有单向液体传输特性的PA6/金属双层结构设计，能够同时调控中红外发射和汗液蒸发，从而在动态环境中扩大热舒适区间。具体而言，该织物能在低温环境下（加热模式）通过低发射率（~0.233）有效减少热辐射损失，而在环境温度升高或是人体出汗时自动切换成高发射率（~0.955）状态，增强辐射散热，加快汗液蒸发，实现降温效果。

该织物采用独特的双层结构设计，通过汗液触发的智能响应实现热调节功能。在低温环境中，顶层PA6膜保持红外高透过特性，而底层的金属层发挥红外高反射作用，使织物整体呈现低发射率，有效地减少辐射损耗以实现加热的效果。当环境温度升高或是人体剧烈运动时，大量汗液产生，汗液通过汗液通道从皮肤侧单向传输到PA6层，使PA6膜从红外高透射切换到高发射态。这种转变不仅显著增强辐射散热，汗液通道的设计也促进汗液蒸发，通过辐射和蒸发协同作用实现降温效果。当停止产生汗液时，PSRT织物自主切换回低发射率从而实现加热的效果。

图1. PSRT织物示意图

PSRT织物能够实现汗液从Cu层（皮肤侧）到PA6层的快速单向传输，从而实现发射率由0.233到0.955的快速切换。此外，PSRT织物的汗液蒸发速率相较于商用棉实现20%的提升，且达到接近裸露皮肤的效果。优异的光谱性能和蒸发速率为实现良好的降温和加热性能提供保障。

图2. PSRT-Cu织物的表征

通过模拟皮肤的测试，研究人员对PSRT织物进行了稳态加热和降温性能的评估。在加热模式下，被PSRT织物覆盖的模拟皮肤温度相较于棉织物实现1.3~2.9 ℃的提升。在降温模式下，被PSRT织物覆盖的模拟皮肤实现相较于棉织物5.0~6.0 ℃的降温，达到接近裸露皮肤的降温效果。PSRT织物能够在加热模式和降温模式下都能展现出优越的性能。

图3. PSRT-Cu织物的稳态加热和制冷性能

在环境温度变化的场景中，PSRT织物能够实现24.7 ℃的热舒适区间（8.3~33 ℃），相较于裸露皮肤和棉织物分别扩展了15 ℃和12.5 ℃。而在运动状态变化的场景中，产生汗液时该织物比棉织物低2.2~3.4℃。根据全球17个气候区建筑能耗模拟显示，该织物相较于棉织物可节省29.9~125.1 MJ·m-2能量，为应对气候变化下的节能穿戴提供了革新性解决方案。

图4. PSRT-Cu纺织品在动态条件下的温度调节性能

针对实际应用，设计了基于棉的PSRT-Ag织物，通过丝网印刷银浆层和亲水点焊汗液通道实现规模化生产。该织物在加热模式下发射率为0.484，遇汗液可快速切换至高发射率0.932，且汗液蒸发速率比棉快20%，接近裸露皮肤的效果。为模拟人体穿衣效果，在暖体假人上进行测试。与棉织物相比，该织物能在加热模式下实现2~3.7 ℃的加热优势，而在降温模式下实现1.3~1.7 ℃的降温优势。通过实际人体测试，在运动状态变化的情况下，红外相机记录其动态调控的过程，可以看到在静止状态下PSRT-Ag织物能实现相较于棉织物1.9 ℃的升温，而在运动出汗过后又能实现1.4 ℃的降温。此外，在环境温度变化的环境中，该织物在低温环境（23 ℃）中可提升体感温度2 ℃，高温环境（28 ℃）下则能降低2 ℃。

图5. PSRT-Ag织物在实际穿戴场景中的演示

该研究以题为“A Passive Sweat-Responsive Thermoregulatory Textile with the Largest Thermal Comfort Zone”的论文发表在《ACS Nano》期刊上。

原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.5c03236

（来源：高分子科学前沿）