智能调温纺织品在航天服、可穿戴电子设备、节能汽车、可充电锂电池等温外壳系统、智能家具和建材等领域具有广阔的应用前景。近日，云南大学王继亮&包黎霞团队首次报道了一种采用同轴静电纺丝技术并辅以原位紫外辐照聚合的新型多芯鞘纳米结构的智能热调节纺织品。相关研究成果以“Room-temperature, energy storage textile with multicore-sheath structure obtained via in-situ coaxial electrospinning”发表在期刊《Chemical Engineering Journal》上。

图 1 原位同轴静电纺丝织物的制备路线示意图。

论文亮点1：多芯鞘结构的制备

首先，以70 g 甲基丙烯酸甲酯、7.5 g 丙烯酸2-羟乙酯（HEA）、5 g 丙烯酸正丁酯（BA）、2.5 g 乙二醇二甲基丙烯酸酯 (EGDMA)为单体，2 g 2-甲基-4-(甲硫基)-2-吗啉代苯丙酮(MMMP)为引发剂，室温下溶于40 g乙酸乙酯和15 g无水乙醇中，得到鞘层前驱体，进行同轴静电纺丝。同时，将紫外灯固定在静电纺丝纤维的抽拉轨迹上方，原位聚合鞘单体，快速形成共聚鞘层。最终得到智能温控多芯鞘织物，制备流程如图1所示。

图 2. 制备的多芯鞘织物的 FE-SEM 图像。

编者注：

同轴电纺丝是制备核壳结构纳米纤维的一种常用方法。实验成败的核心一方面来自材料的选择，另一方面来自喷头和设备的精度程度。以永康乐业的同轴喷头为例，这是小编经常使用的，真正具有精密结构保证同轴效果的一款喷头。

图3 同轴纺丝示意图和同轴喷头。

这款喷头具备以下几个优势：

1. 同轴度高，这种精度是有结构保证的，不依赖于实验者技巧的；

2. 可拆卸，易于清洗

3. 不锈钢材质，耐溶剂，寿命长

4.  内针头位置可调节，露出或缩进外针头

5. 前端匹配圆形电极，喷丝不飞丝，提高接收效率。

论文亮点2：性能表征

该研究制备的同轴多芯鞘结构静电纺丝纤维具有良好的相变点(25℃左右)，最大潜热值为106.2 J g⁻¹。经过500次热循环后，纺织品的潜热保持率达到98.3%以上，具有优异的吸放能可靠性。环境温度达到120℃时，仍具有良好的保温性能和良好的形状稳定性。疏水CS试样在水中浸泡80 min后，其潜热值(WCA > 90◦)仍高于初始潜热值的99%。该制备方法为开发具有室温相变点、潜热值高、不同温度下形状稳定性好、防水性能优异的智能热调节纺织品开辟了一条新途径。

图 4.  所制备的多芯鞘织物的性能测试。

编者注：

要实现核壳结构的纳米纤维的成功制备，除了同轴喷头，还需要向大家推荐与之配套使用的纺丝设备，那就是ET-2535M机型。这是永康乐业公司于2021年推出的一款崭新机型，其亮点在于标配了显微镜观测组件，在制备同轴结构的实验中，可以直接看到Taylor锥的形态甚至两股液体的界面，对于提高实验的成功性有很大的帮助。此外，其他型号的设备，凡是配备的两台泵独立控制内外相液体流速的，都可以胜任同轴电纺丝的制备。

图5 适用于同轴纺丝的ET-2535M机型。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.135226