随着现代纺织科技的一直前进，，功效性纤维质料在运动衣饰、户外装备、医疗纺织品等领域的应用日益普遍。 。。其中，，吸湿排汗功效成为权衡高性能纺织品的主要指标之一。 。。Sorona纤维，，作为一种由美国杜邦公司（DuPont）开发的生物基聚酯纤维，，因其优异的弹性、环保性能以及优异的吸湿排汗特征，，近年来受到普遍关注。 。。Sorona纤维由37%可再生植物资源（如玉米）制成，，具有低碳足迹和可生物降解潜力，，切合可一连生长的理念。 。。
在众多影响吸湿排汗性能的因素中，，纤维的取向结构（fiber orientation structure）被以为是要害的内在因素之一。 。。取向结构指的是纤维内部大分子链沿轴向的排列水平，，其直接影响纤维的结晶度、孔隙率、比外貌积以及毛细作用力，，从而决议其对水分的吸附、传输与蒸发效率。 。。本文旨在系统研究Sorona纤维在差别取向结构条件下对吸湿排汗效率的影响，，连系海内外研究效果，，剖析其机理，，并通过实验数据与参数比照，，展现结构优化偏向。 。。
Sorona纤维是一种聚对苯二甲酸丙二醇酯（PTT, Polytrimethylene terephthalate）纤维，，其单体之一为1,3-丙二醇（PDO），，该因素部分泉源于可再生资源（如玉米糖发酵）。 。。与古板聚酯PET相比，，PTT分子链中含有更多的亚甲基（—CH?—）单位，，赋予其更高的链段柔性和回弹性。 。。
| 性能参数 | Sorona纤维 | PET纤维 | PTT纤维（通例） |
|---|---|---|---|
| 密度（g/cm?） | 1.32 | 1.38 | 1.32 |
| 熔点（℃） | 220–230 | 255–260 | 228–235 |
| 断裂强度（cN/dtex） | 3.5–4.2 | 4.5–5.5 | 3.8–4.5 |
| 断裂伸长率（%） | 35–50 | 15–30 | 40–60 |
| 回弹性（%） | >90（50%伸长） | 70–80 | 85–92 |
| 吸湿率（%） | 0.4–0.6 | 0.2–0.4 | 0.4–0.7 |
| 泉源 | 杜邦公司 | 多家企业 | 杜邦及其他 |
数据泉源：DuPont Technical Data Sheet (2020); Zhang et al., 2021
从表中可见，，Sorona纤维在吸湿率方面略优于古板PET纤维，，其分子结构中因含有较多的柔性链段，，使得水分子更容易在非晶区渗透，，从而提升吸湿性能。 。。
纤维取向结构通常通过取向因子（Orientation Factor, f）来量化，，其盘算公式为：
$$
f = frac{3langlecos^2thetarangle – 1}{2}
$$
其中，，$theta$为分子链与纤维轴之间的夹角，，$langlecos^2thetarangle$可通过X射线衍射（XRD）或偏振红外光谱（FTIR）测定。 。。
取向因子规模在0（完全无规）到1（完全取向）之间。 。。高取向度通常意味着分子链沿纤维轴向高度排列，，有利于提升强度，，但可能降低吸湿性。 。。
吸湿排汗历程主要包括三个阶段：吸附（adsorption）、扩散（diffusion）和蒸发（evaporation）。 。。其中，，吸附主要爆发在纤维外貌及非晶区，，受比外貌积和极性基团数目影响；；；扩散则依赖于纤维内部的微孔结构和毛细通道；；；蒸发则与织物外貌透气性及情形温湿度相关。 。。
Sorona纤维中的酯基（—COO—）和醚键（—O—）具有一定的亲水性，，但整体仍属疏水质料。 。。因此，，其吸湿性能主要依赖于结构诱导的毛细效应和外貌改性。 。。
高取向通常陪同高结晶度。 。。结晶区分子排列细密，，水分子难以进入；；；而非晶区结构松散，，是吸湿的主要场合。 。。因此，，适度降低取向度可增添非晶区比例，，提升吸湿能力。 。。
Wang et al.（2019）研究发明，，当Sorona纤维的取向因子从0.85降至0.65时，，其平衡吸湿率从0.48%提升至0.63%（RH=65%），，增幅达31%。 。。这批注适度降低取向有助于提升吸湿性能。 。。
| 取向因子（f） | 结晶度（%） | 平衡吸湿率（%，，RH=65%） | 毛细上升高度（mm/5min） |
|---|---|---|---|
| 0.85 | 48 | 0.48 | 32 |
| 0.75 | 42 | 0.54 | 45 |
| 0.65 | 36 | 0.63 | 60 |
| 0.55 | 30 | 0.68 | 72 |
数据泉源：Wang et al., Textile Research Journal, 2019
纤维间的微通道形成毛细管，，驱动液态水沿织物外貌迁徙。 。。取向结构通过影响纤维外貌粗糙度和截面形态，，间接调控毛细力。 。。
Sorona纤维常接纳异形截面（如Y形、十字形）设计，，以增强外貌积和沟槽结构。 。。当纤维取向较低时，，分子链排列松散，，易于在拉伸历程中形成微孔和外貌凹槽，，从而增强毛细输水能力。 。。
Li et al.（2020）通过扫描电镜（SEM）视察发明，，低取向Sorona纤维外貌泛起更多纵向沟槽，，平均沟槽深度达0.8 μm，，而高取向纤维仅为0.3 μm。 。。这显著提升了液态水的横向扩散速率。 。。
选取三种差别取向结构的Sorona长丝（划分记为S1、S2、S3），，通过控制纺丝速率与热处理温度调理取向度：
| 样品 | 纺丝速率（m/min） | 热定型温度（℃） | 取向因子（f） | 结晶度（%） |
|---|---|---|---|---|
| S1 | 2000 | 180 | 0.85 | 48 |
| S2 | 1500 | 160 | 0.70 | 40 |
| S3 | 1000 | 140 | 0.55 | 30 |
所有样品均接纳相同异形截面（Y形，，沟槽数3），，线密度为75D/36F。 。。
| 样品 | 平衡回潮率（%） | 水分蒸发速率（g/m?·24h） | 毛细上升高度（mm） | 接触角（°） |
|---|---|---|---|---|
| S1 | 0.48 | 1250 | 32 | 98 |
| S2 | 0.57 | 1480 | 50 | 85 |
| S3 | 0.68 | 1620 | 72 | 76 |
效果显示，，随着取向度降低，，Sorona纤维的吸湿排汗性能显著提升。 。。S3样品的水分蒸发速率比S1横跨29.6%，，毛细上升高度提升125%，，批注低取向结构更有利于水分的快速传输与蒸发。 。。
通过XRD剖析，，S3样品的结晶度仅为30%，，远低于S1的48%。 。。低结晶度意味着更多的非晶区，，为水分子提供了更多吸附位点。 。。同时，，SEM图像显示S3纤维外貌沟槽更深、更一连，，形成有用的毛细网络。 。。
别的，，接触角测试批注，，S3的接触角为76°，，靠近亲水规模（<90°），，而S1为98°，，属疏水性。 。。这说明低取向结构可能诱导外貌极性基团袒露，，提升亲水性。 。。
中国在Sorona纤维的应用研究方面起步较晚，，但近年来生长迅速。 。。东华大学张华教授团队（2021）系统研究了Sorona/棉混纺织物的吸湿快干性能，，发明当Sorona取向因子控制在0.6–0.7时，，织物综合性能优，，其透湿量可达1500 g/m?·24h，，优于市售Coolmax纤维（1380 g/m?·24h）。 。。
浙江理工大学李明团队（2022）通过等离子体处理进一步改善低取向Sorona纤维的外貌亲水性，，使接触角降至65°，，吸湿速率提升40%。 。。
美国北卡罗来纳州立大学（NC State）的Rigotti教授（2020）提出“结构梯度设计”理念，，即在纤维皮层接纳低取向结构以增强吸湿，，芯层坚持高取向以维持强度。 。。着实验批注，，梯度结构Sorona纤维的吸湿速率比均质结构提升35%，，同时断裂强度坚持在3.8 cN/dtex以上。 。。
日本信州大学Kanamoto团队（2018）使用同步辐射X射线小角散射（SAXS）手艺，，展现了Sorona纤维在拉伸历程中微纤结构的演变纪律，，发明当拉伸比低于3.0时，，微孔网络发育充分，，有利于水分传输。 。。
Sorona纤维普遍应用于运动T恤、跑步裤等产品中。 。。以安踏（ANTA）与杜邦相助开发的“舒弹科技”面料为例，，其接纳低取向Sorona纤维（f≈0.6）与Coolmax混编，，实测吸湿速干性能抵达：
远优于通俗涤纶面料（干燥时间>60分钟）。 。。
在医用敷料领域，，Sorona纤维因其低致敏性和优异吸湿性，，被用于制造伤口接触层。 。。研究批注，，低取向Sorona非织造布对渗透液的吸收速率比高取向样品快2.1倍，，且能维持伤口微情形湿度在理想规模（80–90% RH）。 。。
未来可生长核-壳结构纤维，，其中壳层为低取向Sorona以提升吸湿，，芯层为高取向PTT或PET以包管力学性能。 。。此类设计已在日本帝人（Teijin）的“Nanofront”纤维中实现起源应用。 。。
连系温敏或湿敏高分子，，开发能随情形湿度自动调理孔隙率的智能纤维。 。。例如，，将聚N-异丙基丙烯酰胺（PNIPAAm）接枝于Sorona外貌，，可在高湿情形下膨胀，，翻开微孔通道，，提升排汗效率。 。。
（全文约3,800字）
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