人体的体温调节与热湿传递密切相关。开发能够适应人体微环境的可穿戴湿度驱动型纺织品，是实现动态个人热管理的重要方向，但该领域仍处于探索阶段。
全纤维三明治结构实现多模态热管理
苏州大学汪晓巧教授团队近期研发出一种具备多模态热管理能力的全纤维三明治结构湿度驱动器（APP）。该器件由单轴排列的亲水性聚乙烯醇（PVA）纳米纤维、疏水性聚偏氟乙烯-共六氟丙烯（PVDF-HFP）纳米纤维及银纳米线（AgNW）导电层构成。基于材料吸湿不对称性和纤维定向排列设计，驱动器可在湿度变化下产生可逆、规则且大幅度的弯曲形变。
在干燥寒冷环境中，驱动器保持闭合扁平状态，进入保温模式，表面温度维持在31.2°C，低红外发射率的AgNW层与全纤维结构有效减少热量散失；当环境炎热或人体出汗时，湿度升高触发驱动器开启，形成开放结构，激活冷却模式，温度降至28.7°C，促进热对流、辐射散热和汗液蒸发。
此外，在极低温条件下，通过施加仅0.3 V电压即可激活AgNW的焦耳加热功能，使器件迅速升温至37°C，满足主动供热需求。相关成果以“All-fibrous sandwich-structured humidity actuators enabling multimodal adaptive thermal comfort management”为题发表于《Chemical Engineering Journal》。
图1 APP湿度响应驱动器的设计。(a) 静电纺丝与空气喷雾法制备示意图；(b) 湿度响应机制及曲率变化；(c) 升温与降温模式工作原理。
图2 APP驱动器的形貌、结构与力学性能表征。
性能测试与实际应用验证
- 热体模实验：在出汗与干燥状态下，APP驱动器分别维持28.7℃（冷却）和31.2℃（保温），相较传统涤棉面料（PC）温差达1.1℃。
- 人体试用测试：志愿者运动后5分钟内因出汗触发驱动器开启，皮肤温度下降2.8℃；休息期间装置自动闭合，维持体温稳定。
- 焦耳加热性能：在0.3 V低电压下，5分钟内升温至37℃，连续运行70分钟温度波动控制在±0.5℃以内，表现出优异稳定性。
- 应用前景：该技术可集成于智能服装或可穿戴设备，适用于极端冷热环境、运动出汗等多场景，提供节能高效的个人热管理方案，有望降低对传统空调系统的依赖。
图3 双晶型PVDF-HFP/PVA膜致动器的致动机理及性能研究。
图4 湿度响应APP驱动器的自适应热管理性能。
图5 焦耳加热增强APP驱动器的热调节能力。
图6 基于APP驱动器的可穿戴设备实际应用演示。
研究结论
本研究成功开发出全纤维三明治结构APP湿度驱动器，通过材料吸湿不对称性与结构协同设计，实现了被动式双模热调节（保温/冷却）与低电压主动加热的多功能集成。器件具备快速响应、高稳定性及良好穿戴舒适性，为下一代节能型智能纺织品提供了切实可行的技术路径。
