在寒冷潮湿环境中，传统防护纺织品往往面临严峻挑战：为增强保温性而叠加的多层织物系统通常牺牲了透气性和舒适性，易因湿气积聚导致人体热量流失，增加失温风险。尤其在极地科考、军事行动等极端场景中，汗液积累会显著降低衣物绝缘性能，威胁使用者安全。现有方案（如分层服装系统或胶粘复合功能织物）难以兼顾轻量化、弹性、耐久性与湿热管理能力，亟需突破性技术解决这一矛盾。

东华大学朱美芳院士课题组成艳华研究员、张新海副研究员提出了创新性解决方案：通过背纬编织技术与原位发泡工艺结合，开发出具有闭孔结构的双层织物Foam-TEX。该织物在纤维表面形成大量闭孔微球，同时构建梯度孔隙通道，实现0.039 W/(m·K)的超低导热系数（优于羊毛的0.055 W/(m·K)），以及＞4000 g/(m²·24h)的透湿率。其单向导湿指数高达1082%，可在维持体温的同时主动驱散汗液，并耐受-196 ℃至100 ℃极端温度与水洗拧绞，为极寒环境工作者提供自适应防护。相关论文以“Closed-Pore Engineering in Double-Layer Textiles for Adaptive Thermal and Moisture Management”为题，发表在Advanced Materials上。

团队首先将聚酯棉纤维浸渍热膨胀微球（TEMs）浆料，经聚二甲基硅氧烷（PDMS）包覆形成预发泡纤维（图1d）。该纤维拉伸强度超300 MPa，适用于织造。随后通过剑杆织机将预发泡纤维与竹纤维交织成双层织物（图1e），再经180 ℃热处理触发微球膨胀，原位生成闭孔结构（图1f）。微球直径从30 μm增至155 μm，形成静态空气层阻断热传导。整套工艺可规模化生产0.4米宽幅织物（图1g-i），与现有服装生产线兼容。

图1. Foam-TEX的制备与表征

Foam-TEX具备独特的四向拉伸能力（图2a），可承受扭曲、卷折等形变（图2b）。经万次拉伸疲劳测试，滞后效应可忽略（图2c）。闭孔微球在180 ℃时达到最佳膨胀状态，使导热系数稳定降至0.039 W/(m·K)（图2d-e）。其保温机制通过三重作用实现：闭孔截留气体抑制热传导（λg）、减少纤维间空隙削弱对流（λconv），同时降低固相热传导（λs）（图2f）。

图2. Foam-TEX的服役性与保温性能

进行穿戴测试，穿着Foam-TEX的假人表面温度（33.5 ℃）显著低于商用Gore-TEX（35.2 ℃）（图3a-c）。泡沫纤维的微纳结构与PDMS甲基赋予织物超疏水性（图3d），而分级孔隙则保障透气性——水蒸气可穿透织物冷凝（图3e），氨气扩散后能与盐酸形成白雾（图3f）。测试证实其透湿率＞4000 g/(m²·24h)，防风透湿等级达FZ/T 01149-2019标准二级（图3g）。即便经历液氮（-196 ℃）、沸水（100 ℃）或机洗，保温性能仍保持稳定（图3h）。

图3. Foam-TEX的穿戴性能测试

单向导湿测试表明：当发泡纤维层朝上时，汗液被快速导向竹纤维层（图4a）；竹纤维层朝上时则阻止水分外渗（图4b）。模拟出汗实验中，Foam-TEX表面无液滴残留，而Gore-TEX出现明显积汗（图4c）。为进一步强化极寒防护，团队引入碳纤维开发Foam-Dual-TEX，在保留单向导湿能力的同时集成焦耳加热功能。仅需3 V电压，即便在-20 ℃环境中织物表面也能维持37 ℃舒适温度（图4d-e），且循环稳定性优异（图4f）。

图4. Foam-TEX多场景性能

（来源：高分子科学前沿）