全球能源-环境危机与极端天气交织，传统高能耗空调难以保障户外热舒适。现有个体热管理织物多为单模式（仅制冷或仅制热），无法匹配动态环境，且面临规模化制备难，生物相容性与可降解性差等瓶颈，同时普遍忽视汗液蒸发这一关键散热路径。此外，传统面料导湿不足，汗液积聚降低舒适，双层Janus结构更易发生反渗。因而，兼具高效辐射调控与可持续蒸发耦合的湿热管理纺织品仍待突破。
近期，江南大学殷允杰教授团队在Advanced Fiber Materials上发表了题为“Dual-Mode, Sustainable Textile with Asymmetric Optical and Wettability Design for Efficient Personal Moisture-Thermal Management”的研究成果。该研究采用分层静电纺丝策略，构筑聚乳酸基双模个人热管理纺织品（DMTex），其兼具非对称光学特性、润湿梯度及孔径梯度，可实现高效个体湿热管理。独特光学架构与功能颗粒协同赋予DMTex优异的光谱响应；三层梯度结构实现单向导湿并抑制反渗。同时，DMTex表现出高耐磨性、良好的生物相容性与可降解性。该双模，可持续热管理纺织品在提升个体湿热舒适度方面展现出广阔的应用前景。 该研究通过分层静电纺丝技术（图1a）调控纺丝液浓度与组分，制备出三层双模湿热管理织物DMTex。其设计灵感源自植物蒸腾作用（图1b），通过构建“大孔-小孔”与“疏水-亲水”协同梯度，实现汗液定向传输；同时依托两侧非对称光学特性，借助对太阳光的高效反射或吸收实现体温调控，翻转即可在制冷/制热模式间切换（图1c）。高温环境下，冷却面朝外，既能反射太阳光、辐射体热以实现降温，又能及时排出汗液提升湿热舒适性；低温环境下，加热面朝外，利用炭黑粒子捕获并转化太阳光为热能以实现保暖。志愿者身着缝合DMTex的棉衬衫于日光下静止，红外热成像直观验证其实际穿戴的显著控温效果（图1d-f）。 图1 DMTex的制备方法、设计思路和热管理机制 图2a-c呈现DMTex亲水层、传输层、疏水层的表面形貌，插图同步给出各层毛细上升高度，直观反映纤维膜对液体的传输差异，为单向导湿提供微观结构支撑。纤维直径及孔径统计显示，三层在纤维粗细和孔隙大小上呈梯度分布，可协同促进汗液定向传输（图2d-g）。实验通过调节聚乳酸与F127比例控制亲/疏水性；当F127掺杂质量分数为5%、15%、20%时，纤维膜呈现显著润湿性差异（图2h-k），这是驱动汗液从疏水层经传输层至亲水层扩散铺展的核心因素。 图2 DMTex的表面形貌和润湿性设计 高效日间户外辐射制冷纺织品需兼具高太阳反射率与优异中红外散热能力。静电纺丝可制备直径与太阳光波长匹配的纤维膜，以最大化光散射；聚乳酸与F127在中红外区丰富的化学键振动可协同增强辐射散热（图3a）。理论模拟与实验证实，冷却侧掺杂氧化铝粒子进一步提升性能（图3b-f）：氧化铝高效散射太阳光，且其大气窗口吸收峰与聚乳酸光谱互补，共同提高整体红外发射率。加热侧引入广谱吸收炭黑粒子，显著增强太阳光吸收。得益于双面非对称设计，DMTex冷却侧太阳光反射率达96.97%，中红外发射率86.93%；加热侧太阳光吸收率85.83%（图3k），为户外热管理提供可靠光学保障。 图3 DMTex的光学性能 除卓越光学性能外，DMTex凭三层梯度润湿与孔径分布实现水分定向传输并抑制反渗，促进汗液高效蒸发。图4a-b俯视图显示水滴在疏水层被阻隔、在亲水层快速铺展，直观验证梯度润湿对单向导湿的驱动。逆重力传输测试（图4d）与液态水分管理测试（MMT）（图4f-g）进一步证实其优异单向水分传输性能。相较双层Janus纤维膜，该三层结构在提升汗液传输效率的同时更有效抑制反渗。加热-蒸发测试（图4h-j）表明，模拟光源直射下DMTex表面温度低于市售面料，且滴加模拟汗液后干燥速率最快。 图4 DMTex的单向导湿性能 图5展示DMTex的户外热管理性能与应用前景。依托冷却/加热侧优异光学特性，在~1100 W/m2太阳辐射下，DMTex较白色、黑色聚乳酸织物分别额外冷却14.32 ℃、额外加热13.09 ℃，且在高/低光强下均能稳定制冷或制热（图5a-b）。志愿者穿着缝合DMTex的棉短袖于日光下静止，实时记录显示：冷却侧覆盖皮肤比环境温度低4.35 ℃，加热侧高7.77 ℃，直观验证其热管理优势（图5c-d）。除个人管理外，DMTex可拓展至建筑（图5e-f）、帐篷（图5g-h）、汽车等户外热管理场景。 图5 DMTex的户外热管理性能和潜在应用 服用性能、生物安全性与可降解性是热管理纺织品的关键指标，DMTex在这些方面表现优异（图6）。其热导率（0.233 W/(m·K)）与传统面料相近，且断裂强力、透气性、透湿性、耐紫外辐照性及柔韧性良好，可保障日常穿着舒适与稳定。溶血率低于安全阈值，生物相容性实验进一步证实其生物安全性，消除皮肤破损时的潜在隐患。图6j显示，DMTex在自然土壤中4个月内逐步降解，避免传统化纤带来的环境污染，契合可持续发展理念。 图6 DMTex的服用性能和可持续性 综上所述，该研究针对现有个体热管理织物功能单一、汗液管理不足及环保性欠佳等问题，以可持续功能纺织品为目标，采用分层静电纺丝技术制备双模湿热管理织物。该织物以生物相容且可降解的聚乳酸为基材，创新设计三层梯度结构，结合功能粒子实现辐射制冷与太阳能加热的即时切换，并借助梯度润湿性消除汗液积聚，保障穿戴舒适。实验证实其在热管理与排湿方面的优异性能及良好的环境适应性与可持续性。该材料不仅满足个体热管理需求，亦可拓展至建筑节能、户外装备等领域，为节能与环保纺织材料发展提供新思路，也为下一代高性能热管理纺织品开发提供参考。
