基于多重差异效应的单向导湿高羊毛含量面料结构设计研究

为解决高羊毛含量运动面料单向导湿功能不成熟的问题，北京服装学院材料科学与设计学院的研究团队创新性地设计了羊毛/尼龙混纺纱线和双面针织结构，通过差异毛细效应实现了优异的单向导湿性能（AOTI>400）。该研究为开发兼具天然温控性和高效排汗功能的羊毛运动服饰提供了新思路。

　　

在高温户外运动中，汗液滞留会导致皮肤微环境湿热，不仅造成不适还可能诱发心血管疾病。尽管羊毛纤维具有天然透气和皮肤干爽特性，但高羊毛含量面料的单向导湿技术尚未成熟。北京服装学院材料科学与设计学院的研究团队在《Scientific Reports》发表研究，通过创新纱线和织物结构设计，成功实现了高羊毛含量面料的单向导湿功能。

研究采用动态水分传递测试（MMT）和接触角测量等关键技术，设计了9种不同羊毛/尼龙比例的复合捻线（20-91.9%羊毛含量）和28种双面针织组合。通过GB/T21655.2-2019标准评估了织物的液态水分管理能力，重点分析了累积单向传输指数（AOTI）等关键指标。

纱线结构设计

采用20μm细度的80支羊毛纱与不同旦数的尼龙复丝（20D/24F至70D/68F）复合捻制，形成直径0.16-0.23mm的差异化纱线。显微镜观察显示，羊毛鳞片与尼龙单丝（2-3μm）形成多级毛细结构，为水分传导创造通路。

织物性能分析

接触角测试显示所有织物均呈现疏水性（>120°），但羊毛的吸湿性（15-16%回潮率）与尼龙（4.5%）形成非平衡浸润。关键发现包括：

1. 1.

   羊毛含量差异对AOTI有显著影响（p=0.008），1/9组合（47.4%差异）AOTI达485.13

2. 2.

   纱线细度差异主要影响表面扩散速率（SSI，p=0.011），但对AOTI无显著作用

3. 3.

   1/9、1/8等5种组合AOTI>400，达到GB/T21655.2-2019的5级评级标准

作用机制

研究提出三层模型：内层尼龙单丝作为疏水层，中层羊毛纤维为传输层，外层尼龙/羊毛构成蒸发层。毛细压力差（ΔP）驱动水分从疏水侧（接触角149.6°）向亲水侧定向迁移，克服粘滞阻力（F_v）和重力（G）。

该研究首次系统验证了羊毛含量梯度（而非细度差异）是决定单向导湿性能的关键因素，为开发具有天然温控特性的高性能运动面料提供了新范式。双面针织结构设计可扩展应用于其他天然/合成纤维组合，对功能性纺织品的开发具有重要指导意义。