近年來,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。基于上述特性,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。
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(zhǎng)、伸展;在脫水后羊毛會(huì)恢復(fù)到較粗、較短、卷繞的狀態(tài)。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),并且這一特性是雙向性的,能夠多次重復(fù)進(jìn)行。
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(zhǎng)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。
通過表征織物的空氣透過率、導(dǎo)熱系數(shù)、水氣透過率和紅外透光率可以分別說明織物對(duì)上述四種散熱方式效率的影響。研究表明,在吸水后,織物的空氣透過率和導(dǎo)熱系數(shù)都有明顯提升;不論溫度和濕度,織物的水氣透過率都在吸水后提升;織物對(duì)紅外線的透過率也有提升。因而織物總的散熱效率在吸水后會(huì)明顯比干燥時(shí)的要高。綜上所述,利用羊毛水驅(qū)動(dòng)形狀記憶的特性,研究人員把原本保暖防寒的羊毛織物改造成了適合全天候穿著的織物。