聚乙烯正被重新织造成可穿戴织物。
这种材料早已被弃用，因为它会锁住水分和汗液。
如今，麻省理工学院的工程师已将聚乙烯纺成专为排湿设计的纤维和纱线。
在考察可能成为未来织物的材料时，科学家基本排除了一种供应广泛的选择：聚乙烯。
聚乙烯是保鲜膜和购物袋的材料，质地轻薄，可让热量透过而非将其困住，因此或许比大多数纺织品更凉爽。但聚乙烯也会锁住水分和汗液，因为它无法吸走并蒸发水分。这种不易排湿的特性一直是阻碍聚乙烯被用作可穿戴纺织品的主要因素。
如今，麻省理工学院的工程师已将聚乙烯纺成专为排湿设计的纤维和纱线。他们将纱线织成丝滑、轻盈的织物，其吸收和蒸发水分的速度比棉、尼龙和聚酯等常见纺织品更快。
他们还计算了聚乙烯在作为纺织品生产和使用时的生态足迹。与大多数人的假设相反，他们估计，聚乙烯织物在整个生命周期中的环境影响可能小于棉和尼龙纺织品。
研究人员希望，聚乙烯织物能为回收塑料袋和其他聚乙烯制品、并将其制成可穿戴纺织品提供动力，从而提升这种材料的可持续性。
“有人把塑料袋扔进海里，就会造成问题。但这些袋子很容易回收；如果能把聚乙烯制成运动鞋或连帽衫，捡起这些袋子并回收利用就有经济意义了。”麻省理工学院机械工程系研究科学家斯韦特兰娜·博里斯金娜说。
博里斯金娜及其同事今天在《自然·可持续发展》上发表了研究成果。
吸水排湿
聚乙烯分子以碳原子链为骨架，每个碳原子都连接着一个氢原子。这种简单结构反复排列，形成类似特氟龙的构造，不易与水和其他分子粘附。
博里斯金娜说：“我们交谈过的所有人都说，聚乙烯或许能让人保持凉爽，但它会排斥水分，因此无法吸收水和汗液，也就不适合用作纺织品。”
尽管如此，她和同事仍尝试用聚乙烯制成可编织纤维。他们从聚乙烯原粉开始，使用标准纺织制造设备将聚乙烯熔融并挤出成细纤维，类似挤出意大利面条。令人惊讶的是，他们发现这一挤出过程使材料轻微氧化，改变了纤维的表面能，使聚乙烯略具亲水性，能够吸引水分子到其表面。
研究团队使用第二台标准挤出机，将多根聚乙烯纤维并合，制成可编织的纱线。他们发现，在一股纱线中，纤维之间的空隙形成毛细通道；水分子一旦被纤维表面吸引，就能被动吸入其中。
为了优化这种新的排湿能力，研究人员对纤维特性进行了建模，发现特定直径的纤维沿纱线中特定方向排列，可以提升纤维的排湿能力。
依据建模结果，研究人员制成了纤维排列和尺寸更为优化的聚乙烯纱线，随后使用工业织机将其织成织物。他们将织物条浸入水中，测量液体沿每条布料吸移或上升所需的时间，以此比较聚乙烯织物与棉、尼龙和聚酯的排湿能力。他们还把每种织物放在秤上，并在其下方放置一滴水，测量水分被织物吸移并蒸发过程中织物重量随时间的变化。
在所有测试中，聚乙烯织物吸走并蒸发水分的速度都快于其他常见纺织品。研究人员确实观察到，反复浸湿会使聚乙烯失去部分吸水能力；不过，只需施加一些摩擦，或让材料暴露于紫外线下，就能使其再次变得亲水。
博里斯金娜说：“只要把材料相互摩擦，就能使它恢复活性，从而保持排湿能力。它可以持续、被动地排出水分。”
生态循环
研究团队还找到了为聚乙烯织物着色的方法。由于这种材料不易与其他分子结合，包括传统油墨和染料，着色一直是个难题。研究人员在将聚乙烯挤出成纤维之前，把有色颗粒加入聚乙烯粉末中。这样，颗粒就被包裹在纤维内部，成功赋予纤维颜色。
博里斯金娜说：“我们不必采用传统的纺织品染色工艺，把织物浸入含有刺激性化学品的溶液中。我们可以完全以干法为聚乙烯纤维着色；在其生命周期结束时，还可以将其熔化、离心分离并回收颗粒，以供再次使用。”
研究人员表示，团队的干法着色工艺有助于降低聚乙烯用于纺织品时相对较小的生态足迹。团队使用纺织行业常用的生命周期评估工具计算了这一足迹。考虑聚乙烯的物理特性，以及制造和着色织物所需的工艺后，研究人员发现，与聚酯和棉相比，生产聚乙烯纺织品所需的能源更少。
博里斯金娜解释说：“聚乙烯的熔点较低，因此，例如在制纱时，不必像加工其他合成聚合物材料那样将其加热到那么高的温度。合成原生聚乙烯释放的温室气体和废热也少于合成聚酯或尼龙等更常见纺织材料。棉花种植还需要大量土地、肥料和水，并且要经过刺激性化学品处理，这些因素都会造成巨大的生态足迹。”
她说，在使用阶段，聚乙烯织物的环境影响也可能更小，因为与棉和其他纺织品相比，清洗和烘干这种材料所需的能源更少。
博里斯金娜说：“没有东西会粘在上面，所以它不会变脏。聚乙烯可以用冷水洗10分钟，而棉织物则要用热水洗一个小时。”
“虽然这一发现令人惊讶，但我认为实验设计和数据相当令人信服。”未参与这项研究的加州大学圣迭戈分校材料科学家孟雪莉说。“根据论文所呈现的数据，这里报道的这种聚乙烯织物性能优于棉织物。关键在于，回收聚乙烯可以用于制造纺织品，这是一种具有显著价值的产品。这正是聚乙烯回收和循环经济所缺少的一环。”
研究团队正在探索将聚乙烯织物用于轻质、被动降温的运动服、军装，甚至下一代宇航服的方式，因为聚乙烯能够屏蔽太空中有害的X射线辐射。
国际研究团队成员来自麻省理工学院、意大利都灵理工大学、美国陆军战斗能力发展司令部士兵中心、Dana-Farber癌症研究所、意大利国家计量研究院（INRIM Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica）、韩国国防技术与质量局，以及墨西哥蒙特雷科技高等教育学院。
这项研究部分得到以下机构的支持：美国陆军研究办公室、
美国先进功能织物研究院（AFFOA）、麻省理工学院国际科学与技术计划（MISTI）、麻省理工学院德尚帕中心，以及麻省理工学院—蒙特雷科技大学纳米技术项目。
