防水透气膜既能阻挡外部液体和污染物的渗入，又能使湿气透过以保持人体干爽舒适，因此其被视为人的“第二层皮肤”，在防护服、医用敷料、海水淡化等不同领域具有广阔的应用前景。然而，这种薄膜一直面临着如何平衡防水性和透气性以及阻挡内部汗液传输的难题。

近期，东华大学俞建勇院士团队通过调节带电液体的喷射、变形和相分离，开发了一种基于独特的非对称润湿二维纳米纤维/膜，从而实现了防水、透气和快干性能的协同效应。该防水透气膜具有高防水性（129 kPa）和高透气性（3736 g·m-2·d-1），同时表现出较高的汗液蒸发率（0.64 g·h-1）和湿热舒适性（比商用聚四氟乙烯膜低0.7℃）。该项研究为下一代智能膜的开发提供了新的思路。

纳米织物的设计

外层PVDF-HFP纳米纤维膜和内层聚氨酯纳米纤维膜的纳米结构由直径为10~30 nm的一维超细纳米纤维组成，其平均直径约为22 nm，远小于传统静电纺丝纤维（300~900 nm），从而提供了潜在的纳米级效应。与普通静电纺丝纳米纤维膜（>1.5 µm）相比，该纳米纤维膜的孔径特别小，仅为0.62 µm，孔隙率高达 78%。除了具备出色的静水压力（129 kPa）和高透气性（3736 g·m2·d-1）外，穿着在人体上的纳米纤维膜织物比商用PTFE防水透气膜具有更快的散热速度，展现出了更好的湿热舒适性。

纳米膜的水传输行为

研究人员研究了纳米织物的润湿性。当水滴落在PVDF-HFP外层时，水接触角为136.7°，展现出疏水性。与此相反，当水滴在内层聚氨酯上时，水接触角在0.6秒内从18°迅速变为0°，显示出超亲水性。此外，超亲水性内表面和二维纳米结构使其具有较大的吸水高度（5.3 cm），这表明汗液可在纳米织物内迅速吸收和扩散。除了吸湿和加速汗液蒸发外，电场还可能改变水分子的结构有序性并减小水簇的大小，从而促进液态水的蒸发。

纳米膜的功能应用

研究人员将导电金属溅射到纳米织物上，以构建电子皮肤。其可在较大的压力范围（0~30 N）内跟踪日常生活中与关节有关的人体运动，还可用于高效的生物力学能量收集，并作为可靠的电源驱动低能耗电子设备。

据悉，该研究以“High-Performance Liquid-Repellent and Thermal-Wet Comfortable Membranes Using Triboelectric Nanostructured Nanofiber/Meshes”为题发表在《Advanced Materials》上。

（来源：高分子科学前沿）