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在刚刚过去的2022年夏天，前所未有的热浪炙烤着世界大部分地区，在全球范围内造成了严重的人员伤亡和财产损失。在应对湿热的外部环境或高强度的运动时，个性化的热生理舒适度对个人的健康、情绪和工作效率有着深远的影响。几十年来，主动冷却系统，如空调，一直被用于改善热舒适度。然而，这些系统消耗了全球近一半的能源，对自然资源和环境造成了巨大的压力。此外，由于生理感觉的差异，很难为每个人定制满意的条件。有助于排汗和蒸发的被动冷却织物对于促进人体的热舒适性和减少能源消耗是非常理想的。然而，由于亲水性和疏水性之间的矛盾，高度亲水的排汗织物不能排斥外部污垢。此外，传统的被动冷却织物在激烈的出汗情况下达到吸附极限时，显示出有限的蒸发能力。来自哈尔滨工业大学的学者提出了一种具有交互式功能结构设计的防污冷却（FP-Cool）织物，通过在优化的导热超疏松织物上构建空间分布的超疏松Janus通道来实现高度智能的个人热调节。主要的超疏水性和超疏水性Janus特征赋予了FP-Cool外层织物持久的性能（高达3000次的磨损），以排斥油/水基污染。Janus通道能迅速将汗水从内层织物中抽出，以便有效地蒸发，确保皮肤的干燥感。与传统面料相比，FP-Cool面料的导热性能高40%，蒸发率高50%以上。在汗液蒸发测试中，FP-Cool面料与棉质面料相比，其汗液增加率降低了100%。该概念将对智能纺织品的设计产生影响，其合成策略可应用于油水分离和微流体控制等各种应用。相关文章以“Fouling-Proof Cooling (FP-Cool) Fabric Hybrid with Enhanced
Sweat-Elimination and Heat-Dissipation for Personal Thermal Regulation”标题发表在Advanced Functional Materials。https:///10.1002/adfm.202210769图1. FP-Cool织物的示意图和制造过程。 a) FP-Cool织物的示意图。FP-Cool织物由高导电性的超疏水性基底织物和空间分布的超疏水性Janus通道组成。防污、排汗和散热的整合为持久的个人热调节提供了可行的解决方案。 b) FP-Cool织物与传统亲水织物在热调节方面的比较。传统的亲水面料拥有有限的散热和蒸发能力。在大量出汗的情况下，过多的汗液会抑制散热，并可能导致皮肤温度升高（Ts）。相比之下，FP-Cool面料保留了更高的传导性和蒸发率。汗水通过Janus通道转移到外表面进行蒸发。在身体摆动过程中，过多的汗液溢出并从织物上脱落，避免了多余汗液的积累和皮肤温度的升高。 c) FP-Cool织物的制造过程。氰基丙烯酸乙酯（ECA）被用来结合氮化硼颗粒，在此期间，空气中的水分子充当亲核试剂。d） 大尺寸FP-Cool织物的照片。图2. a) 紫外线照射过程中，受照射区域和背面区域的油水接触角的变化，插图是照射60分钟后油水液体的光学图像。 b) 紫外线照射过程中，非受照射区域的油水接触角的变化。c) FP-Cool织物的光学照片和FP-Cool织物上不同区域的SEM图像。 d) 高分辨率O1 s
XPS光谱和紫外辐照期间辐照斑点和背面斑点上氧与氟的原子含量比（O/F）。f）Janus通道的水单向输水特性的时间序列图像。图3. a) FP-Cool织物的理论模型。） b) FP-Cool织物上油的取向角和油的毛细管压力变化之间的理论关系（斑点/非斑点区域）。 c) FP-Cool织物上水的取向角和水毛细管压力变化之间的理论关系（斑点/非斑点区域）。e) FP-Cool织物、未经处理的棉布、尼龙织物、Dry-FIT和Cool-max的电导率。 f) FP-Cool织物和未经处理的棉布在恒定温度为50℃的加热板上的红外图像。图4.a） 加热装置示意图。b） 裸露皮肤、FP-Cool 织物和传统纺织品样品的平均皮肤温度，恒定功率密度为 324 W m−2。c） 静态汗液蒸发测试期间 FP-Cool 织物和常规纺织品样品的总蒸发速率（0.1 mL，510 W m−2）。d） FP-Cool织物和棉织物在不同功率密度下的平均蒸发速率与汗量的关系。e） 动态汗液蒸发测试系统示意图。f） 不同汗流速率（排汗率）下测试纺织品样品的汗水增加比。g） 模拟皮肤在不同汗流速率（排汗率）下的功率密度（热密度）。图5.a) 磨损试验期间斑点和非斑点区域的接触角的变化。b) 磨损试验期间，辐照面和背面的突破压力的变化。c) 磨损3000次后，辐照非斑点区域的形貌。e) 在磨蚀了3000个周期的FP-Cool织物的辐照面（外侧）上进行倒油试验。 f) 在未处理的棉织物上进行倒油试验。 g) 在磨蚀了3000个周期的FP-Cool织物的辐照面（外侧）上进行倒水试验，并拍摄织物下面的湿度指示卡。h) 对未经处理的棉织物进行浇水试验，以及织物下面的湿度指示卡的照片。综上所述，本研究开发了一种具有交互式功能结构设计的FP-Cool织物的新概念，用于高效的个人热调节。FP-Cool织物通过在导热增强型超疏松织物上构建空间分布的超疏松Janus通道，整合了抗污能力和被动冷却能力。主要的超疏水性能和超疏水性Janus特征赋予了织物外表面的抗污行为，Janus通道作为单向汗液运输和排除的专用通道，抑制了汗液在皮肤上的积聚。高导热性（比传统织物高40%）确保了出色的散热性能，并促进了外层织物上的汗液蒸发。静态和动态蒸发测试的结果显示，FP-Cool面料的蒸发率比纯棉面料高50%以上，与纯棉面料相比，汗液增加率降低了100%。此外，FP-Cool织物在经过3000次磨损后，其抗污性和排汗性没有下降。出色的冷却能力和机械耐久性证明了FP-Cool织物的耐磨性。FP-Cool织物的概念为实现下一代被动冷却织物设计中高吸水和抗污性能的整合提供了一个解决方案。该策略也将对各种应用产生影响，如单向油水分离、微流体控制和柔性/可穿戴设备。（文：SSC）
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