通过酶工程和原位生物矿化技术制备非对称丝素纺织品，以实现可持续的热湿调节功能

《Journal of Energy Chemistry》：Asymmetric silk fibroin textiles via enzymatic engineering and in situ biomineralization for sustainable thermal–moisture regulation

　　

李子荣|吴乐蕾|卜彦龙|姜刚|周曼|徐波|于媛媛|王平

摘要

由于依赖不可生物降解的合成聚合物，这些聚合物在汗液管理性能方面存在局限，同时多层结构或表面涂层也容易导致耐用性问题，因此被动冷却纺织品的发展面临诸多关键挑战。本文制备了一种分层设计的非对称双面再生丝素（RSF）纺织品，称为Asym-BifacialSilk。通过过氧化物酶催化的聚丙烯酸（PAA）和聚六氟丁基甲基丙烯酸酯（PHFMA）接枝聚合反应，随后结合溶剂置换辅助的顺序静电纺丝和模板引导的原位生物矿化技术，实现了Janus双亲性及分级孔径分布。具体而言，接枝了PAA的一侧表现出优异的亲水性，其孔径小于200纳米；而接枝了PHFMA的一侧则具有优异的疏水性，孔径大于0.8微米。Asym-BifacialSilk的双Janus结构使其具备卓越的单向水分传输能力（R = 1505.8%）和加速的蒸发速率（161.89 g m^?2 h^?1），即使经过反复摩擦和洗涤后依然如此。在Asym-BifacialSilk内部形成的模板限制型CaCO₃纳米颗粒（<1 μm）不仅提高了太阳反射率（98.79%），还保持了较高的红外发射率（97.52%）。这种分层设计的纺织品巧妙结合了蒸发冷却和辐射冷却机制，实现了92.8 W m^?2的净冷却功率和15.3 °C的降温效果。凭借出色的穿着舒适性和生物相容性，这种生物制造纺织品在多种应用场景中具有广泛的应用潜力，为下一代可穿戴冷却系统提供了一种可扩展且可持续的解决方案。