基于吸附的湿度管理和蒸发冷却技术在节能个人热管理（PTM）方面具有巨大潜力。然而，将高效散热与穿着舒适性相结合的高性能耐用吸湿复合材料的设计面临着重大挑战。

近期，中国海洋大学徐晓峰教授团队采用两种吸湿聚合物和交联策略，开发了吸湿性1D纳米纤维和2D织物。该设计赋予织物优异的综合性能，包括出色的吸湿性、耐用性、拉伸性、透气性、耐洗性和抗菌能力。在90%的相对湿度（RH）下，织物的吸湿性与厚度无关，4小时内平衡吸水率为1.19g/g。约80%的吸收水可以在10分钟内通过轻微加热快速释放。这些高吸湿/解吸率优于大多数复合干燥剂，在真实天空下每天可进行五次吸附/解吸循环。这种吸湿织物可以降低表观温度，防止衣服上出现难看的汗渍，提高保暖性和穿着舒适度。此外，还打印了吸湿性3D分层基质，展示了使用少量吸湿材料提高吸湿性的潜力。这项工作推进了吸湿聚合物复合材料的可控制造，从1D纳米纤维、2D织物到3D基质，突出了其在未来基于吸附的PTM应用中的广阔前景。

图1.本研究开发的具有透气性、耐用性、拉伸性和耐洗性的全聚合物吸湿织物的示意图和数字照片，可用于快速可靠的蒸发冷却和热管理。

图2.a）空气辅助静电纺丝示意图，全聚合物吸湿织物的工艺流程图，化学结构和交联反应。b）不同吸湿织物的平均直径，c）水蒸气吸附以及d）拉伸强度和断裂伸长率汇总。

图3.a）HNF-1和HNF-2中C、O和N的浓度变化以及b）高分辨率XPS光谱。c）HNF-2在吸湿/解吸之前和之后的SEM图像。d）纯HNFs的XPS全谱。e）HNF-3的高分辨率XPS光谱。f）HNF-3在吸湿前后的SEM图像。g）HNF-3的延展性评估。h）透气性测量和i）洗涤耐久性测试（插图显示了洗涤测试的实验设置）。

图4.a）HNF-2和HNF-3的水蒸气吸附示意图。具有不同厚度的b）HNF-2和c）HNF-3的水蒸气吸附。HNF-3在不同RH条件下的水蒸气吸附。e）已报道的复合干燥剂的水解吸速率与平衡时间的关系汇总。f）HNF-3在50次吸湿-解吸循环中的含水量。

图5.a）HNF-3的水解吸示意图。不同太阳强度下水饱和HNF-3的b）表面温度和c）含水量的变化。d）水饱和HNF-3在不同温度下的水解吸。已报道的复合干燥剂e）在1个太阳光照强度下和f）在不同解吸温度下的水解吸速率汇总。g）HNF-3在真实天空下的数字照片和红外图像。h）室外测量中HNF-3吸湿-解吸循环的含水量、太阳强度和相对湿度随时间的变化图。

图6.a）除湿过程中湿HNF-3的质量变化和b）周围空气的相对湿度变化。c）不同薄膜的水蒸气释放特性。d）在不同温度下除湿过程中周围空气的相对湿度变化。手f）放入含HNF-3的箱体之前和e）之后的红外图像。g）HNF-3除湿驱动的热指数图的变化。h）无HNF-3织物和i）使用HNF-3织物的蒸发排汗对照试验。

图7.a）3D打印HAM的示意图和数码照片。b）剪切速率扫描下墨水的剪切粘度。c）墨水的流变特性：振荡应力扫描下的G’和G”。d）HAM的循环压缩试验。e）HAM在不同RH下的水蒸气吸附。f）HAM在不同温度下的水解吸。g）HAM集成鞋垫的数码照片。h）HAM集成鞋垫和纯HAM的抗压强度、应力保持和变形性能汇总。i）除湿特性（插图显示了实验设置）。

该工作以“Self-Contained Moisture Management and Evaporative Cooling Through 1D to 3D Hygroscopic All-Polymer Composites”为题发表在《Advanced Functional Materials》（DOI:10.1002/adfm.202310020）上。

论文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202310020