骆驼作为沙漠之舟，其驼峰留给大多数人的印象都是储存能量的器官，近日，武汉纺织大学省部共建纺织新材料与先进加工技术国家重点实验室徐卫林院士团队却从驼峰得到启发，研制了一种不怕极端温度的材料，解决了长期以来个人热防护和热湿舒适管理难以兼容的难题。
“我们发现火灾救援结束后，消防员走出高温环境，脱下防护服如出‘蒸锅’。”武汉纺织大学张骞博士在接受记者采访时透露，做这项目的最初想法来源于团队看到消防员脱下防护服疲惫不堪的样子很受触动。
“防护服是消防员在极端火灾环境中保障生命健康的重要屏障，长时间在高温环境下高强度工作，人体产生的大量汗液将直接影响个人的健康以及工作效率。”张骞告诉记者，团队通过调研走访消防服厂家发现，市场上现有的消防服面料往往致力于单一的热防护性能提升，存在热湿舒适性差的问题。“当时就觉得，开发一种既能阻挡外界极端热的入侵，又能通过汗液调控缓解人体过热的防护服，是亟需解决的难题。”张骞说。
如何结合现有的纺织的织造技术，解决个人热防护和热湿舒适管理难以兼容的难题？不懈努力下，徐卫林院士团队在研究动物的纤维时找到了答案。“我们想到骆驼既然能在温差极大的沙漠中生存，其皮毛肯定存在特殊性。”张骞表示，突破口找到后，团队通过翻阅大量文献资料发现骆驼的驼峰具有特殊结构，既能够通过内部脂肪阻隔外界热量的入侵，同时其周围分布的汗腺能够将汗液排除来进一步降低体温，维持其长时间的热湿舒适性。
这一发现令团队很欣喜，很快课题组就热轧处理和超声波焊接将阵列式隔热单元和异型芯吸通道整合在一起，设计了一种具有仿驼峰结构的层级织物（HHF）。张骞介绍，与市场上现有的防护面料相比，该HHF的层级结构设计赋予了防护服面外方向超低的导热性（0.0192 Wm-1K-1），实现极端火灾环境中超高的热防护性能；同时，HHF中耦合的异型芯吸通道赋予的单向导湿功能实现了人体所需的热湿舒适性。模拟皮肤实验结果表明，该仿生消防织物在极端条件下（~80℃）的底部温度和相对湿度分别比传统消防服低~20.6 ℃和~13.6 %。
为了验证该材料的实用性，研究人员对HHF进行了实际的防护和汗液调控性能测试。他们将HHF缠绕在假人胳膊上，用丁烷喷枪（火焰温度1500 ℃）验证其防护性能。“我们很高兴地发现，火焰灼烧后的面料依然保持原有颜色和状态。”张骞说，实际人体汗液调控结果显示，在相同条件下，HHF下层的皮肤湿度远低于传统的商业化防护面料。这些结果突出了HHF在极端火灾中个人防护的巨大应用潜力。
“其实，这个材料既然能隔热，那自然也能保暖，除了可以应用到消防服上，也可以针对登山运动员和冰雪运动的人群，为其提升个人的热湿舒适性。”记者了解到，团队长期从事结构化、功能化纺织品的光热调控研究，该项工作是小组近期围绕层级结构功能纺织品研究的最新进展之一，为进一步拓展功能纺织品的多层级结构在特种领域的应用提供了新思路。
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