汗液蒸發對人體散熱起著不可或缺的作用。然而，傳統紡織品往往側重於排汗，而很少關注汗液的基本體溫調節功能，在中度/大量出汗情況下僅表現出有限的蒸發能力和冷卻效率。
近日，美國斯坦福大學崔屹教授提出了一種具有獨特功能結構設計的整合冷卻 (i-Cool) 紡織品，用於個人排汗管理。i-Cool 將導熱通道和水傳輸通道巧妙地結合在一起，不僅具有液體排汗功能，還具有增強的蒸發能力和高汗液蒸發冷卻效率。在穩態蒸發試驗中，與棉花相比，水分增重比降低了高達100%以上，並且證明了每單位汗液蒸發的面板功率密度增量高出3倍。此外，在人工出汗面板測試中，i-Cool顯示出出約3°C的冷卻效果，並且比棉花大大減少了汗水消耗。基於商業面料，驗證了i-Cool設計原理的實際應用可行性。由於其卓越的個人汗水管理效能，預計i-Cool概念可為下一代汗水管理紡織品提供有前途的設計指南。相關論文以題為“Integrated cooling (i-Cool) textile of heat conduction and sweat transportation for personal perspiration management”發表在Nature communications。
論文連結：
https://www.nature.com/articles/s41467-021-26384-8
對比之下，傳統紡織品通常透過吸收汗液的緩衝作用來提供舒適感，有助於緩解溼粘感的不適。然而，其有限的蒸發速率和蒸發冷卻效率不能為面板提供有效的冷卻效果，並且可能很快破壞緩衝效果。與普通紡織品不同，i-Cool紡織品不僅具有輸送汗水的功能，還為加速蒸發和帶走面板大量熱量提供了極好的熱傳導路徑，從而防止i-Cool紡織品氾濫在更大程度上避免過度出汗。因此，i-Cool 紡織品可以幫助人體達到增強的降溫效果，同時大大減少汗水，以高效的方式使用汗水。
圖1.用於個人排汗管理的熱傳導和汗液傳輸整合冷卻（i-Cool）紡織品的功能結構設計及其工作機制示意圖
在上述 i-Cool 功能結構設計原則的基礎上，選擇了銅 (Cu) 和尼龍6奈米纖維進行概念驗證。值得一提的是，Cu和尼龍6奈米纖維並不是唯一的選擇。在這裡，Cu以其非凡的導熱性（~400 W m-1 K-1）而聞名，並且尼龍6奈米纖維能夠吸水。製造的i-Cool(Cu) 紡織品的照片如圖2a所示 。尼龍6奈米纖維不僅覆蓋了Cu的頂部表面，而且還填充了孔隙內部，如圖2b插圖中i-Cool (Cu)紡織品底部的放大照片所示 。Cu骨架上的奈米纖維比Cu基體孔隙中的奈米纖維更緻密，奈米纖維之間的空隙空間更小，這可以在圖2b的掃描電子顯微鏡（SEM）影象中清楚地觀察到。形貌差異導致的毛細管差異有利於水從內表面到外表面的單向定向輸送。為了評估 i-Cool (Cu) 紡織品的效能，選擇棉紡織品作為主要對比紡織品，源於它是最廣泛和接受度最高的紡織品。（文：Doublenine）
圖2.i-Cool (Cu)紡織品的芯吸效能、耐熱性和瞬態液滴蒸發測試
圖3.i-Cool (Cu)紡織品、棉花和Dri-FIT的穩態蒸發測試
圖4.帶有反饋控制迴路和測量值的人工出汗面板平臺
圖5.透過i-Cool (Ag)紡織品對i-Cool功能結構進行實際應用可行性演示
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