DOI:10.1016/j.jcis.2020.01.063

假设：舒适功能性纺织品的使用日益增多，导致对纺织品具备卓越的定向水分（汗液）传输特性的需求增加。然而，设计这种各向异性的功能性纺织品，使汗液能够快速渗透到一个方向，但可防止汗液反向运动，仍然是一项具有挑战性的任务。在这方面，利用超亲水性水解多孔聚丙烯腈（HPPAN）纳米纤维和疏水性聚氨酯（PU）纤维的合理组合，通过静电纺丝制备具有多尺度互连的纤维间和纤维内孔隙的新型Janus膜，以增强水分的定向输送，这或许是一种非常可行的方法。

实验：PAN/PVP复合纳米纤维由溶解在DMF中的PAN/PVP复合溶液电纺而成。静电纺丝工艺后，对电纺纤维进行反复洗涤，以选择性地从纤维基质中除去PVP，从而开发出高度粗糙且多孔的PAN（PPAN）纳米纤维。然后将所得PPAN纳米纤维水解以进一步提高其润湿性。最后，通过静电纺丝在HPPAN纳米纤维上直接沉积一层PU纤维，以制备后续的Janus膜。

结果：合成的PU/HPPAN Janus膜具有良好的正向水分传输特性，且具有优异的定向水分传输指数（R=1311.3%），而对反向水分运动具有良好的阻力（即突破压力≥17.1 cm H2O）。此外，本文还提出了一个合理的机制，阐明了孔隙间和孔隙内对增强定向水分输送的作用。基于所提出的相干机制，成功地制备出如此优质的Janus膜，为新型功能性纺织品在快速排汗和个人干燥方面的应用提供了新的思路。

图1.PU/HPPAN纳米纤维复合膜的结构设计和水传输行为。（a）用于制备双层PU/HPPAN纳米纤维复合膜的制备过程示意图。（b）两侧PU/HPPAN纳米纤维复合膜上水传输行为的数字演示。（c）数字图像显示了PU/HPPAN纳米纤维复合膜的快速干燥特性。

图2.（a-c）分别为原始PAN、PPAN和HPPAN纳米纤维的表面形态，（d-f）分别为横截面FE-SEM图像和（g-i）AFM图像，显示了相应原始PAN、PPAN和HPPAN纳米纤维的表面粗糙度。

图3.亲水层的结构表征。（a）原始PAN、PPAN和HPPAN纳米纤维的FT-IR光谱、（b）纤维间孔径分布、（c）N2吸附/解吸等温线以及（d）纤维内孔径分布。

图4.亲水层中的水传输和水分蒸发行为。（a）原始PAN、PPAN和HPPAN纳米纤维的WCA、（b）水扩散面积、（c）芯吸高度和（d）水分蒸发率。

图5.PU/HPPAN复合膜的结构设计和水传输行为。（a）PU/HPPAN膜的横截面SEM图像，（b）PU纤维的表面形态和润湿性。（c）垂直放置在水中的两层PU/HPPAN复合膜上的毛细管凸起的剖视图。（d）相应时间的WCA，以及（e）数字显示两层复合膜中的水传输。（f）双层膜两侧的各向异性穿透压力。（g-i）双层PU/PAN、PU/PPAN和PU/HPPAN复合膜的MMT结果，插图是在相应样品的MMT测试结束时两层中的水位。

图6.所得双层复合膜在PAN层（a）以及正（b i）和反（b ii）方向上水传输的可能机理。