人体的体温调节与热湿传递有着内在的联系。适应人体微环境的可穿戴纺织品湿度执行器代表了一种有前途的动态个人热管理方法，这一领域仍未得到充分探索。

近期，苏州大学汪晓巧教授等人提出了一个具有多模态热管理能力的全纤维三明治结构湿度驱动器。该驱动器由单轴排列的亲水性聚乙烯醇纳米纤维、疏水性聚偏氟乙烯-共六氟丙烯纳米纤维和银纳米线（AgNW）层组成。不对称的吸湿性和排列的纳米纤维使规则和大的弯曲变形，可逆地响应湿度变化。

值得注意的是，当驱动器在干燥、寒冷的条件下保持闭合扁平状态时，加热模式保持在31.2°C，低发射率AgNWs和全纤维结构有效地抑制了散热；而在炎热的条件下，皮肤出汗引发的开口会激活保持28.7°C的冷却模式，允许直接的热对流、辐射和水分蒸发。

此外，导电AgNWs在极冷条件下引入了主动加热模式，使驱动器在仅0.3 V的情况下即可轻松达到37°C。可穿戴实验证明了该驱动器的实用性和有效的舒适性管理。这种全纤维、多动态湿度驱动器为在各种环境中进行个人热管理的节能智能纺织品提供了可行的途径。相关研究成果以“All-fibrous sandwich-structured humidity actuators enabling multimodal adaptive thermal comfort management”为题目，发表在期刊《Chemical Engineering Journal》上。

图1 APP湿度响应执行器的设计。(a)采用静电纺丝和空气喷雾技术制作APP湿度响应执行器示意图。(b) APP执行器的湿度响应驱动机构。APP执行器在变湿度下的曲率变化（右）。(c)个人热自适应调节APP执行器的升温和降温模式示意图。

图2 APP湿度响应夹层执行器的形态、结构及力学性能表征。

性能测试验证：

热体模实验：在出汗/干燥状态下，APP 执行器可分别维持 28.7℃（冷却）和 31.2℃（保温），较传统涤棉面料（PC）温差达 1.1℃。

人体试用：志愿者穿戴 APP 执行器纺织物，运动后 5 min 内执行器因出汗开启，皮肤温度下降 2.8℃；休息时闭合，保持体温稳定。

Joule 加热测试：0.3 V 电压下，执行器 5 min 内升温至 37℃（人体舒适区），连续 70 min 运行温度波动 ±0.5℃，稳定性优异。

应用价值：可集成于智能穿戴设备，适配极端冷热、运动出汗等多动态场景，为低能耗个人热管理提供解决方案，有望减少对 HVAC 系统的依赖。

图3 双晶型PVDF-HFP/PVA膜致动器的致动机理及性能研究。

图4 湿度响应APP执行器的自适应热管理性能。

图5 焦耳加热增强APP执行器的热调节。

图6 基于APP执行器的可穿戴设备实际应用演示。

结论

本研究成功开发出全纤维三明治结构 APP 湿度驱动执行器，通过材料吸湿不对称性与结构设计，实现了湿度响应型动态热调节（保温 / 冷却双模式）与低电压主动加热的协同功能，兼具优异的响应速度、稳定性和穿戴舒适性，为下一代智能纺织物的开发奠定了基础。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.168469