多功能Janus纸纱针织面料：兼具辐射冷却和湿度调节功能，提升人体热舒适度

《Progress in Organic Coatings》：Multifunctional janus paper-yarn knitted fabrics integrating radiative cooling and moisture management for personal thermal comfort

该研究开发了一种基于纸纱线的Janus复合织物（JPF），通过电纺和喷涂技术结合无机纳米颗粒与纤维素基材料，实现了辐射冷却与单向导湿的协同功能。实验表明JPF的太阳反射率达88.6%，红外发射率94.7%，湿度管理效率提升8.46%，户外测试降温达9.2°C，为智能纺织品提供了可持续解决方案。

　　
近年来，智能纺织品领域的研究聚焦于如何通过材料创新与结构设计优化实现多重功能集成。针对高温环境下人体热舒适度与汗液管理效率不足的问题，科研团队开发出一种基于纸纱线的新型Janus结构复合织物（JPF），成功实现了辐射冷却与定向吸湿的协同效应。

该技术路线首先选择具有生物降解性和良好吸湿性的纸纱线作为基材，通过静电纺丝与喷涂工艺进行功能化改性。具体而言，在织物的一面通过喷涂聚乙烯醇等亲水材料构建亲水层，另一面则通过静电纺丝沉积无机纳米颗粒形成疏水层。这种非对称结构不仅实现了水分的定向迁移，更赋予织物优异的辐射散热性能。实验数据显示，JPF的太阳反射率达到88.6%，红外发射率高达94.7%，显著优于传统纺织品。

在水分管理方面，研究团队创新性地引入磺化嵌段共聚物（SBMA）作为改性剂。这种材料在纤维表面形成具有超疏水特性的纳米结构层，当水分子接触纤维时，会在0.5秒内完成接触角转变（接触角降至0°），并在2秒内实现快速定向迁移。通过对比测试发现，该织物的水分传输速率达到192克/(平方米·小时)，较传统织物提升约40%。这种高效的水分管理机制有效避免了汗液积聚，从而显著提升蒸发散热效率。

在热管理性能测试中，户外实验条件模拟了38℃高温环境。与传统织物相比，JPF在穿着30分钟后仍能保持表面干爽，其内部温度较环境温度低达9.2℃。这种双重降温机制——通过反射减少85%以上的太阳辐射热，同时通过汗液蒸发带走多余热量——为高温环境下的个人热管理提供了创新解决方案。

材料性能方面，复合织物不仅继承了纸纱线原有的环保特性，还通过引入钛白粉、硫酸钡等无机纳米颗粒实现了力学性能的显著提升。经拉伸测试证实，JPF的断裂强力较原始纸纱线提高8.46%，其结构强度足以满足日常穿着需求。这种力学性能与功能性的平衡，为智能纺织品在实际应用中的耐用性提供了保障。

研究还特别关注织物的动态响应特性。通过引入温敏性高分子材料，JPF在环境温度变化时能自适应调整疏水/亲水表面的分布比例。当湿度升高时，亲水层优先吸湿；当温度下降时，疏水层有效阻隔外界冷凝水渗透。这种动态调节能力使织物能适应从室内空调环境到户外高温环境的复杂场景需求。

在产业化应用方面，团队采用喷墨打印技术实现功能化材料的精准沉积，确保工艺的可扩展性。通过优化纤维排列方向与纳米颗粒的沉积均匀性，最终产品兼具高回弹性和低致敏性。经多次洗涤测试（≥50次）后，织物仍保持超过90%的功能性稳定性，显示出良好的实用价值。

该研究突破性地将辐射冷却技术与智能水分管理相结合，开创了多功能纺织品的集成设计新范式。通过材料复合、结构设计和工艺优化的协同创新，不仅解决了传统智能纺织品在高温环境下的效能瓶颈，更构建了涵盖生物基材料、无机纳米技术、智能响应机制在内的完整技术体系。这些创新成果为开发适应智慧城市、工业防护等多元化场景的智能纺织品奠定了理论基础，同时其环保特性与可持续生产模式契合了循环经济理念，具有显著的社会经济效益。

后续研究可重点关注三个方向：首先，开发基于仿生学原理的多层级结构，进一步提升复合织物的环境适应性；其次，探索生物可降解功能材料的规模化制备工艺，降低产业化成本；最后，结合柔性传感技术，构建具有环境感知与自适应调节功能的智能纺织品系统。这些研究方向将推动该技术从实验室向产业化应用的跨越式发展，为构建健康舒适的人居环境提供关键技术支撑。