纺织科学与工程学院孙丰鑫研究团队在 Advanced Functional Materials 发表研究成果:逻辑门控智能织物,实现人体热湿舒适的自适应调控

发布日期:2025-11-10  文:孙丰鑫  图:孙丰鑫  来源:纺织科学与工程学院

在日常生活中,我们常常面临这样的困扰:炎热夏日衣物闷热黏腻,寒冷或潮湿天气又易湿冷难耐。传统纺织品多依赖被动的隔热或吸湿功能,难以像人体皮肤那样主动感知环境与身体状态并进行动态调节。那么,能否创造出一种“聪明”的织物,在不同气候与生理条件下自动调节温湿,实现真正的“全天候舒适”?

近日,江南大学纺织科学与工程学院孙丰鑫研究团队提出了一种基于结构–材料协同设计的分级结构逻辑门控智能纺织品。该织物通过逻辑计算整合水分触发的孔径开关与温度依赖的梯度润湿调控,能够同时响应环境温度与人体出汗等生理信号,使纺织品具有人体皮肤热的仿生功能。利用“与(AND)”逻辑机制,织物可在冷热湿等复杂条件下自主切换制冷与保温模式,动态维持人体微环境热平衡。该策略兼具良好的纺织工业兼容性与材料通用性,为开发新一代自适应、自动热调节的智能可穿戴材料提供了普适且可工业化的制备策略。相关论文以“Hierarchically Engineered Smart Textiles with Dual-Responsive Logic Gating for All-Weather Adaptive Thermal and Moisture Regulation”为题发表在Advanced Functional Materials上,江南大学纺织结构材料交叉技术研究室研究生吕家安为论文第一作者。

图1. 面向全气候自适应热湿管理的双响应智能热湿调节纺织品的设计概念与先进性

图2. 纱线人工肌肉(SF-YAM)的仿生设计、制备与性能。

图3. 逻辑门控智能纺织品(HET)织物的层级结构设计与湿度驱动机理示意。展示从纤维到织物在干湿状态下的可逆结构变化、螺旋线圈变形机制、不同针织结构(平针、反针、罗纹)的形态差异及其孔隙率变化。

图4. HET纺织品的吸湿响应热管理性能表征

图5. 温控智能纺织品的制备及性能表征。

图6. HET纺织品在全天候热湿管理中的应用

总结:研究团队以人体热调节机制为灵感,构建了一种具有“与(AND)逻辑”响应机制的纺织系统。该织物能够同时感知温度与湿度,从而判断是否开启散热或保温模式,有效避免传统单一刺激响应材料在复杂环境下的误触发。在热、冷及雨天等多种条件下,该纺织品可自主切换冷却与保温模式,并表现出优异的空气渗透性、水汽传输及红外调控性能。通过分级结构设计结合热湿双响应逻辑门控,团队成功构建了能够模拟人体温控机制的“物理逻辑智能”纺织品。该研究不仅展示了出色的热湿管理性能,也为多功能纤维材料和自适应可穿戴设备的发展提供了新的技术路径。

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编辑:张霞

审核:马丕波、戴磊

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