【中国纺织报4月15日】近期，江南大学纺织科学与工程学院/针织技术教育部工程研究中心研究团队实现了以蛇皮为灵感的鳞片织物结构防护材料的大规模制备。研究提出的复合鳞片织物由柔软的织物底层和相互重叠的片状化硬质壳层鳞片共同组成，克服了轻质高强与柔软舒适这对天然矛盾，实现了防护材料的长时间舒适性穿着，这有望为未来材料结构创新设计提供启示，并为个人防护装备在各个工业领域的发展提供巨大的实质性优势。

相关成果阐述了利用仿生学原理制备了柔性鳞片结构织物及其复合材料并阐述其在抵御锋利刀具穿刺时的防护机制。成果融合了仿生设计原则、结构工艺设计与功能性提升三个层面，直观地揭示了如何通过仿生学原理及新型技术手段提高织物的防刺效果，展现了双层鳞片在穿刺过程中抵抗穿刺力的作用及柔性复合鳞片的应变强化行为，明确了仿生鳞片结构复合材料的防刺机理，体现了该类新型鳞片结构织物在防刺技术领域中的重要性与广泛的应用潜力，同时为解决现有防刺服装中存在的多层堆叠和柔韧性不足的挑战提供了可行性方案。

天然皮革盔甲通常采用鳞片状结构，这种结构为柔性曲面提供了出色的保护性能和灵活性，在开发防刺性与舒适度兼备的高性能防护材料方面具有巨大的发展潜力。基于生物鳞片的灵活性与防护性特征，实现硬质鳞片结构与柔性基材的有效集成，从而达到材料的刚柔并济效果依旧是未能解决的研究重点。

本文受蛇皮重叠结构的启发，利用针织技术的高成形灵活性，选用综合性能优异的超高分子量聚乙烯纤维，编织了仿生鳞片状针织物(SLKF)。然后，织物的鳞片部分通过短切碳纤维填充环氧树脂共同集成，以形成类似蛇皮的软硬统一结构，也称为增强鳞片状针织物(R-SLKF)，这种结构赋予材料极佳的防刺性能。

通过将硬质鳞片集成到织物结构设计中，展示了防刺性和灵活性兼具的潜力。保证以鳞片状针织物柔性复合材料为基础制备的防刺服在人体中长时间的舒适穿着。

这种鳞片状针织物柔性复合材料具有柔软、防刺、舒适等综合性能，可通过简单、大规模的工业化生产，直接用于开发多功能、高性能的服装，或可用作军队、警察和安全人员及登山、沙漠活动和跳伞等运动的特殊功能防护装备等多种应用场景。

相关成果以“Large-Scale Fabrication of Snake Skin-Inspired Protective Composite Textiles”为论文标题在线发表在《Advanced Fiber Materials(先进纤维材料)》期刊。江南大学针织中心2019级博士研究生刘青为论文第一作者；江南大学蒋高明教授团队马丕波教授、董智佳副教授及武汉纺织大学陈凤翔教授为论文共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金项目(52373085和11972172)、中央高校基本科研业务费专项资金项目( JUSRP22026)、江苏省高等学校重点学科建设项目(PAP)等项目资助。

本文来源：中国纺织报https://paper.ctn1986.com/fzb/html/2024-04/15/node_2.htm

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