当下第五代通讯技术快速布局，电子设备产生的电磁污染日益严峻。传统电磁屏蔽材料具有刚性高和可加工性差的缺点，不能满足日益增长的可穿戴电磁屏蔽系统的需求。开发高柔性、耐用、可剪裁的电磁屏蔽服装已成为研究热点。
近期，武汉纺织大学徐卫林院士/夏治刚教授团队在Advanced Fiber Materials上发表了题为“Durable Fe3O4/PPy Particle Flow Spun Textile for Electromagnetic Interference Shielding and Joule Heating”的研究进展。该工作报道了一种新型粒子流纺纱方法实现规模化制备纳米Fe3O4/聚吡咯（PPy）/棉/聚丙烯（FP@CP）芯鞘纱线及织物，用于电磁屏蔽和热管理。FP@CP纱线及织物展现良好的耐用性（50次洗涤和465次耐磨），并具有高达47 dB（SET）的电磁反射/吸收双模式屏蔽性能。此外，该纱线在3 V电压条件下加热10 s可达到105 ℃，展现其高效的焦耳热性能，为多功能电磁防护纺织品的商业化发展开辟了一条经济有效的途径。
随着电子设备的普及，电磁污染问题日益凸显，对人体健康和设备寿命造成威胁，从而推动了对可穿戴电磁干扰（EMI）屏蔽设备需求的增长。电磁屏蔽可以通过反射/吸收电磁辐射或通过材料抑制电磁信号来实现。然而，非理想的耐用性和有限的可扩展性是阻碍柔性EMI可穿戴设备工业化应用的主要障碍。
该工作采用其团队2018年原创发明的粉体纺纱加工技术（2021年学术称谓粒子流纺纱技术），将功能芯层与防护层裹覆进行高效的成纱，解决了传统功能粉体粒子复合型纺织品的耐用性弱、易泄露、服用性差、难以加工等问题。所制备的粉体粒子复合纱线，可实现后续多种功能纺织品的结构设计与加工。该功能纺织品具有优异的屏蔽性能、良好的服用性以及高效的热管理能力（图1）。
图1 FP@CP基纺织品的制造工艺及其应用
通过多层复合结构的协同优化设计加工、聚合物单体浓度优化调整、电磁仿真分析、优选电磁波吸收型屏蔽材料等方式，使得织物具有良好的电磁屏蔽性能（图2），有效避免了电磁波反射造成的二次污染。
图2 FP@CP织物的电磁屏蔽性能
在耐用测试中，该粒子流纺纱制备的芯-鞘结构纱线材料具有良好的耐用性。试验采用了纺织行业标准的洗涤牢度测试及纱线耐磨测试（图3），在50次洗涤后织物电磁屏蔽效能损失较少，单根纱线能够达到465次的平均耐磨次数，可满足商业化使用需求。
图3 FP@CP纱线及织物的耐用性测试
为了探索织物在电磁干扰屏蔽中的作用，该研究模拟了两种应用场景（图4）。在高特斯拉线圈激发的高频电磁场中，该织物可屏蔽电磁信号造成小灯泡无法亮起，而传统服用织物无法阻挡电磁信号的传递。在电话通讯场景演示中，该织物可以有效屏蔽手机信号，展现了在可穿戴电磁屏蔽服装领域的使用潜力。
图4 不同织物的屏蔽性能对比演示
此外，该织物还具有良好的焦耳加热能力（图5）。通过红外相机记录该织物在不同电压条件下的温度响应，均表现灵敏的焦耳热响应。当施加3 V电压后，织物可10 s内急速升温至105 ℃；在15 ℃环境温度下，当志愿者穿着该织物背心时，体温在30s内均匀升温，而普通织物穿着志愿者体温出现下降。
图5 FP@CP织物的热管理性能
综上所述，所报道的粒子流功能纺织品，不仅能够高效、经济、规模化地生产加工，而且纱线强度优良、柔韧性和耐用性好，且织物制品具有优异的电磁屏蔽和焦耳加热功能。本文的粒子流功能纺织品设计开发策略，为难纺功能粉体粒子材料在纤维复合纺织品领域的拓展应用提供了新思路。
来源：Advanced Fiber Materials、NTMT纺织新材料
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