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近些年來，羊毛的水驅(qū)動(dòng)形狀記憶特性受到了廣泛關(guān)注。這一特性來源于構(gòu)成羊毛的角蛋白的α-螺旋/β-折疊的轉(zhuǎn)變?；谏鲜鎏匦?，香港城市大學(xué)胡金蓮教授課題組發(fā)明了可用于溫度調(diào)節(jié)羊毛織物制備的針織工藝。在液體環(huán)境中（出汗），羊毛紗線會(huì)明顯變細(xì)，大幅提高織物孔隙率，提高散熱能力；當(dāng)織物變干后，紗線又會(huì)回復(fù)初始形狀。這使得羊毛衫具有了反常的涼爽特性，使其具有全天候使用的能力。同時(shí)該工藝能有效提高羊毛織物形狀記憶特性對水的響應(yīng)速度、響應(yīng)程度和循環(huán)穩(wěn)定性，使其能更好地用于日常生活中。上述成果以“Wool Can Be Cool: Water-Actuating Woolen Knitwear for Both Hot and Cold”為題發(fā)表于Advanced Functional Materials。

圖 1 形狀記憶羊毛織物的溫度調(diào)控特性及原理

一般而言，紡織物都具有多層級的結(jié)構(gòu)。多根纖維首先卷繞形成紗線，紗線再經(jīng)過紡織形成織物。由于羊毛表面的鱗片具有防水的作用，研究人員首先通過氯化處理去除羊毛表面的鱗片，再進(jìn)一步紡紗、制備針織物。羊毛纖維的形狀記憶特性是實(shí)現(xiàn)織物熱管理的核心。在吸水時(shí)羊毛會(huì)變細(xì)、變長、伸展；在脫水后羊毛會(huì)恢復(fù)到較粗、較短、卷繞的狀態(tài)（圖1）。經(jīng)過處理的羊毛纖維不僅在水中，而且在人工汗液（微酸性）環(huán)境中都具有更明顯、更快的形狀記憶反應(yīng)，并且這一特性雙向性的，能夠多次重復(fù)（圖2）。

圖 3 羊毛纖維形狀記憶特性控制的織物形貌變化

由于羊毛的上述形狀記憶行為，經(jīng)過理論設(shè)計(jì)，具有特定卷繞方式的紗線在吸水或脫水時(shí)也會(huì)表現(xiàn)出類似的行為，并引發(fā)針織物結(jié)構(gòu)的變化。吸水后變細(xì)、變長的紗線會(huì)讓織物的孔隙打開，在干燥后又會(huì)閉合，且上述行為在50次循環(huán)實(shí)驗(yàn)中保持穩(wěn)定。另一重要特性是孔隙的開放率是隨著吸水量增高而逐漸增高的，這使其散熱能力具有了更好的控制性。

3. 織物的溫度調(diào)控性能

圖 4 織物散熱性能表征