2016年11月11日 星期五 09:15:33
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仅需薄薄的1μm涂层,即可实现全天候人体精密供暖

发表时间:2021/7/12

正常情况下,人体大约50%的热量损失是通过向外辐射中红外线实现的。要减少红外辐射损失,一种有效的策略便是调控纺织服装的中红外辐射率,从而实现人体被动辐射加热(PRH)。与传统的加热策略相比,PRH具有不消耗能量、更加精确和有效等优点。但是,在室外环境中PRH的最大保暖能力有限,尤其是在昼夜和天气变化极大的情况下,很难实现对人体的精确加热。因此,开发能够以高效节能的方式、全天候精确加热人体的材料和系统对于缓解能源危机和全球变暖至关重要。



为了解决上述问题,郑州大学研究团队报道了一种高效节能的全天候个人精确供暖策略:通过在廉价的纳米多孔聚乙烯(nanoPE)纺织品上涂覆薄的Ti3C2Tx Mxene涂层(1 μm),成功将不消耗能源的PRH、节能型太阳能加热和补偿性焦耳加热等三种供暖模式集成到可穿戴MXene/nanoPE纺织品(12 μm)系统中。

在制备过程中,研究人员首先在nanoPE织物表面原位聚合一层聚多巴胺(PDA),形成亲水表面;随后只需简单地在PDA改性的nanoPE织物表面喷涂MXene溶液,即可制成MXene/NanoPE纺织品。该方法简单可行并且适用于大规模制备MXene/nanoPE纺织品。


覆盖有传统纺织品和MXene/nanoPE纺织品的人体皮肤传热示意图以及MXene/nanoPE纺织品的制备流程及表征


得益于MXene的低中红外发射率特性、高光热转换效率和导电性,MXene/nanoPE纺织品不仅具有出色的室内PRH性能,还表现出优异的主动太阳能加热(73.5℃)和焦耳加热(55℃,5V)能力。而且,三种加热模式可以轻松切换或任意组合,使MXene/nanoPE纺织品能够在各种场景中全天候精确地为人体供暖。

此外,所获得的MXene/nanoPE纺织品还表现出优异的可穿戴性能和耐磨性能,包括机械强度、透气性、防风能力、阻燃性、电磁干扰屏蔽能力、抗菌性能、快干性能等,是未来人体精密热管理的理想候选材料和系统。


MXene/nanPE纺织品的可穿戴性能


研究成果以“Ti3C2Tx MXene-Decorated Nanoporous Polyethylene Textile for Passive and Active Personal Precision Heating”为题,发表在《ACS Nano》上。


(来源:纺织导报官微)