武汉纺织大学
省部共建纺织新材料
与先进加工技术国家重点实验室
徐卫林院士团队
受驼峰启发
通过层级复合结构和单向导湿织物设计
研发出一种具有仿驼峰结构的层级织物（HHF）
解决了长期以来
个人热防护和热湿舒适管理
难以兼容的难题
相关研究成果
日前在材料领域国际顶级期刊
《先进功能材料》上发表
防护服作为消防员在极端火灾环境中保障生命健康的重要屏障，因长时间高温环境及高强度工作，人体产生的大量汗液将直接影响个人的健康和工作效率。目前，市面上的商业防护面料往往致力于单一热防护性能提升，在热湿舒适方面缺乏有效调控。
“我们发现火灾救援结束后，消防员走出高温环境，脱下防护服如出‘蒸锅’。”武汉纺织大学张骞博士在接受记者采访时透露，做这项目的最初想法来源于团队看到消防员脱下防护服疲惫不堪的样子很受触动。
因此，亟需开发一种既能阻挡外界极端热的入侵，又能通过汗液调控来缓解人体过热的防护服。
在自然界中，驼峰是骆驼独有的一种近乎完美的保护屏障，能够长时间避免骆驼受沙漠白天极端热环境的影响。
驼峰内部脂肪的隔热性可抑制外界热量的输入，同时，其周围分布的汗腺通过调节汗液流动方向，能避免骆驼进一步发生过热现象。得益于此，驼峰中自然形成的内部脂肪和汗腺集成功能，使得骆驼可以长期生存在炽热高温的沙漠地区。
“我们想到骆驼既然能在温差极大的沙漠中生存，其皮毛肯定存在特殊性。”如何结合现有的纺织的织造技术，解决个人热防护和热湿舒适管理难以兼容的难题？不懈努力下，徐卫林院士团队在研究动物的纤维时找到了答案。
这一发现令团队很欣喜。课题组通过热轧处理和超声波焊接，将阵列式隔热单元和异型芯吸通道整合在一起，设计了一种具有仿驼峰结构的层级织物。
与商用防护面料相比，该HHF的层级结构设计赋予了防护服面外方向超低的导热性，实现极端火灾环境中超高的热防护性能。同时，层级织物中耦合的异型芯吸通道赋予的单向导湿功能，可实现人体所需的热湿舒适性。模拟皮肤实验结果表明，该仿生消防织物在极端条件下（80℃）的底部温度和相对湿度，分别比传统消防服低20.6℃和13.6%。
为了验证该材料的实用性，研究人员对HHF进行了实际的防护和汗液调控性能测试。他们将HHF缠绕在假人胳膊上，用丁烷喷枪（火焰温度1500 ℃）验证其防护性能。“我们很高兴地发现，火焰灼烧后的面料依然保持原有颜色和状态。”张骞说，实际人体汗液调控结果显示，在相同条件下，HHF下层的皮肤湿度远低于传统的商业化防护面料。这些结果突出了HHF在极端火灾中个人防护的巨大应用潜力。
“其实，这个材料既然能隔热，那自然也能保暖，除了可以应用到消防服上，也可以针对登山运动员和冰雪运动的人群，为其提升个人的热湿舒适性。”据了解，团队长期从事结构化、功能化纺织品的光热调控研究，该项工作是小组近期围绕层级结构功能纺织品研究的最新进展之一，为进一步拓展功能纺织品的多层级结构在特种领域的应用提供了新思路。
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