液體傳輸,也稱為定向液體傳輸(DLT),允許液體在材料系統中無能量控制地單向流動或滲透。這種現象在自然界和生物學中廣泛存在,如仙人掌刺、豬籠草、蜘蛛絲等。基于這些自然現象的仿生技術已廣泛應用于開發具有DLT特性的人工材料系統。這些DLT特性的材料在液體微流體控制、能量轉換、界面催化等多功能應用中具有重要作用。現有的人工DLT材料主要利用潤濕梯度和差異毛細效應進行多維設計。紡織品、海綿、高分子膜和無機材料(如金屬網、硅基底、石墨烯膜)常用于開發DLT材料。其中,紡織品因其相鄰紗線或纖維間的可控間距,能夠在孔道中實現多尺度梯度結構差異,且生產規模更大、成本更低。同時,紡織品的柔性材料替換特性和整理復合技術可以在厚度方向上實現梯度潤濕性差異,從而在提高DLT性能方面具有顯著優勢。這種新興的DLT技術與傳統紡織材料的無縫結合,催生了下一代多功能紡織品,在可穿戴智能材料和生態環保等領域展現出重要的應用前景。
在過去的幾十年里,紡織技術的升級和纖維制備方法的創新使基于紡織材料的多孔傳輸策略引起了廣泛關注。創新應用推動了DLT研究從基礎向應用轉變。紡織技術的多尺度孔結構和非均質材料促進了DLT的快速發展,提高了其在各個領域的規模、靈活性和生產效率。
鑒于此,江南大學馬丕波教授/賀海軍副教授團隊聯合新加坡國立大學Seeram Ramakrishna教授近期在材料領域頂級期刊《Advance Functional Materials》上發表題為“Advances in Directional Liquid Transport Textiles: Mechanism, Construction, and Applications”的綜述文章。本文回顧和討論了基于DLT紡織品的材料和結構的最新發展。本論文詳細的從潤濕性和芯吸的角度探討了定向輸運的理論機制,同時,介紹了各類DLT紡織品的制造策略,包括基于纖維膜的DLT紡織品、基于織物的DLT紡織品以及基于纖維膜/織物復合的DLT紡織品。此外,又進一步討論了DLT紡織品的現狀和潛在應用,主要集中在功能性服裝、油水分離、集霧、蒸餾、傳感器、生物醫學等方面。最后,深入分析了DLT紡織品現有的挑戰,提出了一些優化DLT紡織品功能性和應用性能的建議,為高性能DLT多功能紡織品的研究和應用提供新的結構設計思路。
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