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人们在高温下运动或工作时会产生湿热疲劳,严重时会损害身体健康,降低工作效率。通过个体湿热管理对人体周围局部空间进行湿热调节,在缓解湿热疲劳、满足个人热湿舒适方面具有巨大潜力。目前对个体湿热管理的研究主要聚焦于近人体制冷、供暖热备集成、智能可穿戴等方面,虽然湿热管理效率高,但仍存在人为供能、尺寸大、质量重等弊端。受松果鳞片在湿度环境中闭合、干燥环境中张开现象的启发,设计湿气刺激响应智能材料用于个体湿热管理,以汗蒸发为刺激来源,无需人为供能,使用条件灵活,具有较强的竞争优势。目前,湿度响应驱动材料主要存在两类问题:(1)基于多种具不同湿敏性的材料构建双层或多层结构材料,通常存在由于界面结合能力差导致使用寿命短的问题;(2)由不可再生资源获取的湿度驱动材料,如石墨基、聚合物基等,通常存在原材料不可再生、制备过程复杂、变形幅度小、响应性差的问题。为此,本研究以富含亲水官能团的生物质木材为对象,设计构建了两种湿度驱动材料:(1)采用有序可控剥离木质素的手段,在具有优异机械强度和富含亲水官能团的木质纤维素骨架上构建了木质素梯度包覆结构,制备了湿度响应驱动的智能木材,具有木材一体化骨架结构,有效解决了异质结构存在的界面结合问题;(2)采用木质素全剥离策略,先形成木材纤维素骨架,再在其中引入湿敏导电材料(MXene),构建成骨架包覆结构多功能驱动器,赋予复合智能材料更好的湿度响应性能和多功能性;最后,将智能木材和MXene/纤维素骨架复合智能材料用作个体湿热管理用智能衣服概念验证。得出研究结论如下:(1)具纤维素骨架基木质素梯度分布结构,优化厚度为100μm、木质素剥离了2/3厚度的智能木材表现出最优的湿度驱动性能,响应灵敏(30.2°/s,优于多数文献报道值:<25.7°/s),驱动力高(起重驱动质量比:~88倍,远高于文献报道值:8~53倍),弯曲变形大(≥180°),循环稳定性强(≥10000次);此外,还具有各向异性所赋予的驱动变形可编程性,与纤维方向成30°、45°、60°夹角的智能木材能够达到131°、138°、170°的弯曲变形;制备方法具普适性,多种木材(松木、樱桃木、梧桐、黑胡桃等)均成功设计构建成了湿度响应智能材料。将这类湿度驱动智能木材概念用作智能木材衣服,炎热环境中表现出良好的散湿散热效果,寒冷环境中表现出良好的保温效果,水蒸气透过量高达3203 g/(m~2*24h),远超传统织物(涤纶(1907 g/(m~2*24h))、棉(2103g/(m~2*24h))等);拉伸强度达189 MPa,与其他织物或纤维相比表现出巨大的优势(运动服-11 MPa,聚氨酯纤维-3 MPa,石墨烯纤维-48 MPa);紫外光的透射率趋近于0,体现了良好的防紫外线能力。(2)MXene/纤维素骨架复合智能材料进一步赋予了湿度驱动智能材料电磁屏蔽功能。剥离全部木质素的纤维素骨架内部具有更广阔的通道,促使MXene在纤维素骨架内部和表面形成了连通网络,进而赋予MXene/纤维素骨架复合智能材料优异的导电性能和电磁屏蔽效能。当MXene占比42.8%时,复合智能材料表现出2.72×10~4 S/m的高电导率和39.8 d B的EMI SE,可以屏蔽99.99%的入射电磁干扰;屏蔽性能远高于文献报道的其他电磁屏蔽材料(如CNT/NR的EMI SE为21 d B,MWCNT/聚苯乙烯的EMI SE为30 d B)。同时,MXene和纤维素骨架都具有的多羟基官能团及两者复合形成的致密结构,致使复合智能材料的湿度响应更加灵敏(74.6°/s),驱动力更高(起重驱动质量比:~126倍),弯曲变形大(≥176°),循环稳定性强(≥10000次)。将复合智能材料概念用作智能衣服,呈现的水蒸气透过量高达3395 g/(m~2*24h),拉伸强度达172 MPa,均远高于传统织物,既可屏蔽环境中的电磁辐射,保护身体健康,又能调节身体的热湿舒适度,为个体湿热管理用智能可穿戴衣物的研究开发提供了新的启发。