2016年11月11日 星期五 09:15:33
您的位置:首页资讯中心科技资讯

监测到人体出汗就自动开启散热的智能服装

发表时间:2022/1/7

热湿舒适性对着装整体舒适感觉的贡献占61.5%,人体通过服装与环境之间的热传递主要包括传导、对流、辐射和汗液蒸发。在此基础上,各种能够实现个人热湿舒适性管理的智能纺织服装被开发出来。



美国杜克大学的研究团队展示了一种多模态自适应可穿戴设备,该设备带有由锦纶/金属异质结构组成的湿气响应襟翼,可以同时调节对流、汗液蒸发和中红外发射,以响应人体汗液刺激来完成快速的热传递调节。

为了实现多模态热管理,作者设计了锦纶、Ag和SEBS纳米复合材料三层材料和一组襟翼。锦纶6可以通过可逆的吸水和放水实现双晶驱动,即当两侧存在湿度差异时,锦纶瓣会向湿度较低的方向弯曲,并在湿度差异消失后回复到原来的状态。在顶部表面沉积一层Ag以实现低中红外发射。当襟翼在干燥状态下关闭时,该层可有效地抑制辐射损失;当在潮湿条件下打开襟翼时,由于人体皮肤接近完美的黑体,因此辐射传热会增加。



实验结果表明,锦纶-Ag50(锦纶上沉积50 nm厚的Ag样品)的弯曲角在引入水分时可以达到260°,当相对湿度从40%变为80%时,其可以在14 s内完全打开,并在45 s相对湿度梯度消失时回复到初始状态。如果湿度保持在80%,其弯曲角度可在2h内保持不变。此外,锦纶-Ag50还表现出优异的稳定性,在200次循环后弯曲角度不变。



金属层不仅可以提高锦纶的弯曲性能,还可以抑制人体的红外线发射。即使只有20 nm厚的Ag层,其红外发射率也可以降低到仅0.1。由于锦纶在中红外波段的透明度约为44%,因此顶部的Ag层还可以从下方增加中红外反射率,直接反射和捕获人体的热辐射,从而实现更好的散热效果。

与传统静态纺织品和单模态自适应可穿戴设备相比,多模态自适应设备在无需任何电力和能量输入的情况下,襟翼关闭时(干燥条件)温暖约16%,而在襟翼打开时(潮湿条件)凉爽14%,即可以将热舒适区扩大30%。将该设备连接到市售T恤的背面,对志愿者进行户外实验。襟翼在开始时处于关闭状态,当受试者开始锻炼时(约5min),襟翼完全打开。与预期一致,当受试者停止运动并且汗水完全消失时,设备的襟翼恢复到初始关闭状态。



相关工作以“Metalized polyamide heterostructure as a moisture-responsive actuator for multimodal adaptive personal heat management”为题发表在《Science Advances》上。


论文链接:https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abj7906


(来源:纺织导报官微)