【摘 要】
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全球二氧化碳排放量在近年来急据攀升,伴随而来的是温室效应的加剧,导致全球气温普遍升高,这对人类赖以生存的环境造成了不可逆转的破坏。为了维持人体的热舒适性,通常使用空调等设备对房间或者整个建筑进行温度调节,但这产生了大量的能源消耗,造成恶性循环。为了有效降低能源消耗,同时满足个人对舒适温度的要求,世界发达国家开始研究开发可调节微环境新型织物材料,其作用是调节人体与纺织品之间的微环境,在减少依赖外界温
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全球二氧化碳排放量在近年来急据攀升,伴随而来的是温室效应的加剧,导致全球气温普遍升高,这对人类赖以生存的环境造成了不可逆转的破坏。为了维持人体的热舒适性,通常使用空调等设备对房间或者整个建筑进行温度调节,但这产生了大量的能源消耗,造成恶性循环。为了有效降低能源消耗,同时满足个人对舒适温度的要求,世界发达国家开始研究开发可调节微环境新型织物材料,其作用是调节人体与纺织品之间的微环境,在减少依赖外界温度调节同时,增加穿戴织物的舒适度,人体与织物之间的微环境热管理成为一种高效的节能方式。为响应国家“碳达峰、碳中和”的号召、减少能源消耗和提高人们穿戴舒适度,本课题旨在于开发一种双面可控温的多功能纺织品来实现高效的个人热管理。主要研究内容如下:首先制备了聚偏氟乙烯-六氟丙烯（PVDF-HFP）/二氧化硅气凝胶颗粒（SA）复合分级多孔自冷却涂层织物。利用非溶剂相分离的方法制备PVDF-HFP多孔反射膜,探究不同的非溶剂（水）含量对其孔结构以及太阳光反射率的影响,当非溶剂（水）含量为8wt%、PVDF-HFP的固含量10%时,得到最佳的微纳复合多级孔结构,所得多孔膜的平均阳光反射率为83.48%。为进一步提升其拒水性,将其中加入不同含量的气凝胶（SA）混合均匀后刮涂于棉织物上。经过测试,在同样的红外热源照射下,涂层棉织物下方的温度比未经处理的棉织物下方的温度低6.3℃,并且当SA添加量为2wt%时,水接触角为148.3°,透湿量为2047.99 g/m2·24h,UPF 值可达到为 230。其次,为制备在寒冷的户外可穿戴的加热棉织物,本文选用具有高光热转化效率的二维MXene纳米片材料浸轧到棉织物上,探究不同的浸轧次数对其光热性能和电热性能的影响,最终得到浸轧两次的样品M2的光热转化性能最好。在150 W的红外灯距离10厘米的照射下,稳定后的平均温度可达到123.68℃。两端施加9V直流电压的条件下,浸轧5次的MXene织物的表面稳态温度可达到219.74℃。为进一步提升其光热转化性能,将一维的PANI纳米线和二维的MXene纳米片复合整理到棉织物上,探究两者以不同的复合方式整理到棉织物上后织物对太阳光的吸收率和光热温度的影响。浸轧一次MXene纳米片后再浸轧一次PANI纳米线的样品M-P的平均太阳光吸收率最高,为91.29%,光热温度可达到130.95℃。并且制得织物的具有拒水性、透气性及紫外防护的多功能性。最后,为了能够更好的应对气候变化,我们将上述两项工作的冷却与加热两种功能集成一体,制备出了双面具有相反热管理功能的棉织物。通过浸轧的方式将MXene和PANI整理到棉织物上,在其一面刮涂PVDF-HFP降温涂层制得双面控温织物M-P@Cotton@PP。测试降温面（PP@Cotton）的平均太阳光反射率和加热面（M-P@Cotton）的平均太阳光吸收率分别为85.85%和99.50%;经过室外模拟测试,冷却面下方的最低温度相比于未整理的纯白织物温度低3.12℃,加热面下方的最高温度相比于商用黑色棉织物的最高温度要高13.3℃,并且冷却面和加热面的接触角度分别为133°和131°。综上所述,本文制备了可双面控温,且两面均具备疏水性能,透气性能良好,抗紫外性能优异的多功能织物。
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