2024年巴黎夏季奥运会即将来临,全球体育热潮正在酝酿。然而,高强度的夏季训练往往导致运动服吸收过多汗水,变得紧贴且笨重,造成不适,甚至可能影响运动表现。香港理工大学(理大)时装及纺织学院的研究团队开发了iActive™运动服系列,该系列采用类根液体传输系统和类皮肤主动排汗装置,并利用受自然启发的抗热纺织面料,加速排汗,有效减轻运动过程中因汗水积聚导致的运动服重量和粘性。
人体拥有数百万个汗腺,这些汗腺通过排汗蒸发来调节体温,对降低皮肤表面温度至关重要。随着温室气体排放的持续增加,每年极热天气的天数预计会显著增加。这将导致体育活动和户外劳动时的能量消耗增加和出汗增多。即使穿着透气性好、吸汗性能优良的衣服,人们仍可能因汗水积聚过多而感到不适。
由理大时装及纺织学院先进纺织技术林敏捐赠青年学者及副教授寿大华博士领导的研究团队发明了具有划时代意义的iActive™智能电动运动服,该运动服具有受自然启发的主动排汗功能。这项开创性的创新获得了广泛认可,包括在今年4月举行的第49届日内瓦国际发明展上荣获金奖。
其受自然启发的技术包括由类皮肤抗热纺织面料制成的低压驱动人工“汗腺”和与人体排汗图对齐的类根状分支液体传输系统,这些技术可以主动、可编程地将汗水输送到运动服下部的排汗装置中,并以液滴形式迅速将其排出。这款全纺织排汗装置体积小巧,工作电压约为5-9V,安全且电池易于从衣物上拆卸,方便用户手洗或机洗,以保持衣物卫生。当人体排汗量较小时,iActive™仍可独立使用,无需电池。
研究团队根据优化的润湿性和梯度,采用类皮肤纺织面料,实现汗水的单向快速传输和从内到外的定向排散。这一特性减少了衣物的粘性和重量,提高了透气性,并确保衣物保持干爽舒适。实验结果表明,iActive™以比人体最大排汗速率快三倍的速度排汗,营造了一个透气且干燥的皮肤微环境。这项创新还可以防止运动后因寒冷和潮湿引起的不适。与传统面料相比,iActive™的纺织材料在浸湿后轻60%,粘性小50%,为穿着者提供全方位的舒适体验,使运动爱好者和运动员能够发挥出最佳水平。
此外,一款移动应用通过无线方式调整iActive™的排汗水平,进一步助力个性化排汗管理。这项创新具有多功能性,可以无缝集成到各种纺织材料中,以促进可持续的大规模生产。除了运动服外,iActive™还非常适合长时间、高强度体力劳动和户外职业(包括医疗专业人员、建筑工人、消防员、执法人员等)的保护服和工作服,从而显著提高他们的工作性能。
寿大华博士表示:“全球变暖导致的极端天气和高温天气提升了全球范围内预防中暑和降温措施的重要性。我们借鉴自然界中隔热和定向液体流动的生动现象,旨在通过发明智能服装和材料来应对全球挑战,推动服装制造业的创新和可持续发展。我们力求利用科技的力量为传统服装行业注入新的视角,从而提升其竞争力。”
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他的研究团队还开发了一种名为Omni-Cool-Dry™的高级面料,灵感来源于火山居住的甲虫。这种面料不仅能在动态热条件下提供超快的排汗性能,并通过其干爽透气的特性确保全天候的舒适感,还能反射太阳辐射并将体热排入寒冷的宇宙,从而实现被动冷却。该团队正在努力利用这两项发明的优势,进一步提升iActive™运动服装的排汗和冷却能力。
香港理工大学智能可穿戴系统研究所及未来时尚纺织品研究中心的核心成员寿大华博士,最近因在个人热湿管理、智能可穿戴设备和软体机器人领域的杰出贡献,荣获了美国纤维学会颁发的2023年度杰出成就奖。该奖项每年颁发给全球范围内的个人研究者。寿博士还获得了包括连续两年的2021和2022年TechConnect全球创新奖在内的多项国际创新奖项。此外,他的研究论文已发表在《科学进展》、《美国科学院院刊》、《先进功能材料》和《先进能源材料》等多种国际知名学术期刊上。寿博士将担任2025年美国纤维学会春季会议的主席,该会议将在香港理工大学举行。