“吸湿速干”型羊毛面料问世

  羊毛织物亲水测试的直观效果图以及羊毛纤维的扫描电子显微镜测试和水滴接触角测试图。（图A：未经处理的羊毛织物小样，水滴在其上面呈现疏水状态；图B：水滴在经纳米技术处理后的亲水羊毛织物小样上的效果，一秒钟不到，水滴已经大面积在织物表面扩散，证明其具有吸湿速干的特性；图C：天然羊毛纤维的扫描电镜图及水滴接触角测试图； 图D：表面修饰了纳米薄层的羊毛纤维扫描电镜图和水滴接触角测试图）

  唐芳琼（左一）及其研究小组成员对经过纳米技术处理的羊毛织物大样做亲水测试。

  在国家自然科学基金的资助下，中国科学院理化技术研究所纳米材料可控制备与应用研究室研究员唐芳琼领导的研究团队和香港理工大学纺织与成衣学系教授李翼所领导的团队合作，发现了一种独特的纳米后整理技术，成功研制了具有耐洗性的“吸湿速干”型羊毛面料。

  该研究成果已经在德国化学会旗下《应用化学》的姊妹刊《化学与可持续性、能源与材料》（

  Chemistry & Sustainability, Energy & Materials

  铁蛋儿从城里回村，说城里有一种机器，从这头进去，猪变成火腿肠，从那头进去，火腿肠变成猪。

  同样听起来让人难以置信的机器还有一台：整匹的毛料从机器中“走”一遍，毛料就会在机器中进行“纳米修饰”，从而具有吸湿速干、易于排汗等诸多优越性能。

  尽管中国是纺织大国，但国内纺织业在新型面料设计与加工技术方面还要不断努力。

  以运动服装为例，中国服装网的资料显示，中国运动装市场增长最快，近年来商场中运动品牌的销售是最好的。市场上普通运动品牌每年都可以轻松取得几千万的销售业绩。但我们耳熟能详的大品牌依然靠进口面料来吸引顾客。

  人体皮肤和衣服之间有个微气候环境，对运动服装来说，如何尽可能地让这个微气候环境水汽含量降低，使人体表面的汗液可以通过服装迅速地扩散，蒸发到空气中，而非继续停留在皮肤上，并使服装保持干爽，使人感觉舒适，一直是人们努力的目标。

  目前市场上的运动品牌多采用拒水性化学纤维，尤其是聚酯类、丙纶等，这类化纤面料之所以能够吸湿排汗，主要在于它吸收汗液后，汗液的扩散速度快，并在织物的另一侧可以迅速蒸发掉。

  在天然纤维中，棉、羊毛肤感舒适，绿色健康。尤其是羊毛纤维，因其质轻、柔软、保暖等优良品质成为了一种理想的成衣材料。

  棉纤维吸湿性能虽然非常好，它的放湿速度却很慢，对汗液的扩散速度也慢，使得汗液容易集中。人一旦大量出汗，棉纤维汗吸后湿感严重，黏在身上比较难受。羊毛纤维表面的鳞片层结构使羊毛织物天然疏水，阻碍了羊毛织物的吸水能力，导致吸湿排汗速率低，在人体大量运动后极易让人感到闷热不舒适。

  “因此，研发吸湿速干的羊毛面料一直是这一领域的热门研究课题。”中科院理化技术研究所纳米材料可控制备与应用研究室研究员唐芳琼说。

  “人们对衣物功能性和舒适性要求一定会慢慢的升高。而且，舒适性也会慢慢的变成为人们购买衣服时首先要考虑的因素。”唐芳琼说。

  随着生活水平的提高，一系列新面料应运而生。杜邦公司高弹性的莱卡纤维、防水透气面料EXOTHERM功能面料的成功，显示了功能性面料在增加产品价值，满足消费需求方面的巨大力量。

  纳米技术的兴起，对纺织领域的变革也产生了深远的影响。近年来，抗菌、除臭、防紫外、自清洁等功能性纳米纺织面料引起了人们的广泛关注。除了新奇的功能性，运用纳米技术，研制“吸湿速干”型织物，提高织物的穿着舒适性同样有着十分重大的意义。

  去年，唐芳琼团队和香港理工大学纺织与成衣学系教授李翼所领导的团队合作，研发了一种独特的纳米后整理技术，成功研制了具有耐洗性的“吸湿速干”型羊毛面料。该团队曾在羊毛纤维表面包覆上由球形二氧化硅组成的纳米薄层，构建了具有超亲水性的羊毛织物，并对纳米技术改性羊毛纤维亲疏水性的机理进行了探讨。

  但纳米功能面料在实际应用中还面临一大难题，即纳米技术所赋予织物的新功能不能持久保持，如耐洗性不够，经过洗涤后，尤其是人们日常生活中常用的洗衣机洗涤方式，其特殊功能会部分或全部消失。

  “以前纳米功能面料制备方法是把纳米材料做成助剂，然后将其涂在布料上，纳米颗粒靠静电的作用吸附在面料上，这样的形式很不牢固。有些功能特性就保持不住，洗几次就洗掉了。”唐芳琼说，“我们最开始就是想解决耐久性和牢固度的问题。”

  在前期研究的基础之上，该联合团队以实际应用为导向，利用表面接枝和原位生长的策略，对羊毛纤维表面的氨基、羧基等基团做单分子层的修饰，这些化学修饰后的基团能够和纳米二氧化硅颗粒牢固地结合在一起，在羊毛纤维表面原位生长出直径为20纳米的二氧化硅纳米薄层。

  该课题组成员曾到中国纺织科学研究院，对这种“原位生长”出二氧化硅纳米薄层的羊毛织物来测试。在参照国家标准进行检测验证后证明，它满足了“吸湿速干”型功能面料的各项指标，具有肤感舒适、快速排汗的功能。

  用这种方法处理过的布料，经洗衣机洗20次之后，其“吸湿速干”特性仍能很好得到保持，解决了目前纳米功能面料耐洗性不够的难题。

  因为“生长”出的纳米层很薄，经处理过的布料重量增加不到原来的千分之一。“因此，附加的成本较小。而且，原位生长策略大大精简了制备的步骤，为大规模构建纳米功能面料提供了新的思路。”唐芳琼说。

  “我们主要作纳米材料的研究，一直想走出实验室，将纳米技术实用化。在和香港理工大学的合作中，我们初步的想法是发明一种制备纳米材料的机器，让布料在里面走一遍，纳米材料就能直接生长在布料上。”唐芳琼说，“目前正和江苏一家纺织企业合作，准备在羊毛没纺织成面料前，先在羊毛上来加工处理，从而改善羊毛纤维的品质。”

  据介绍，给布料染色常用的湿染法，要将布料放在颜料中浸泡，然后加温到摄氏90度以上，经过30分钟后拿出来干燥，洗掉浮色，再烘干，整一个完整的过程要1个多小时。而表面接枝和原位生长制备纳米层也有一个过程，也要经过浸泡、干燥，然后放在纳米溶液里生长颗粒，然后再烘干。从开始到“长”出纳米层，大概要两三个小时。这一过程正好可以和纺织品的染整过程结合在一起，同时进行。

  “布料上长出的纳米层具有吸湿速干的功能，布料就易于排汗。我们曾将二氧化钛和二氧化硅结合在一起，从而制备出具有自清洁和抗菌作用的功能性面料。理论上，如果让其长上阻燃、防水、防寒、抗紫红外线等功能的纳米层，布料就拥有相对应的功能。”唐芳琼说。（来源：科学时报 张双虎）