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僅需薄薄的1μm涂層,即可實現全天候人體精密供暖

來源:紡織導報 | 作者:紡織導報 | 時間:2021-07-09 08:19:08 | 訂閱《東方紡織》周刊

正常情況下,人體大約50%的熱量損失是通過向外輻射中紅外線實現的。要減少紅外輻射損失,一種有效的策略便是調控紡織服裝的中紅外輻射率,從而實現人體被動輻射加熱(PRH)。與傳統的加熱策略相比,PRH具有不消耗能量、更加精確和有效等優點。但是,在室外環境中PRH的最大保暖能力有限,尤其是在晝夜和天氣變化極大的情況下,很難實現對人體的精確加熱。因此,開發能夠以高效節能的方式、全天候精確加熱人體的材料和系統對于緩解能源危機和全球變暖至關重要。

為了解決上述問題,鄭州大學研究團隊報道了一種高效節能的全天候個人精確供暖策略:通過在廉價的納米多孔聚乙烯(nanoPE)紡織品上涂覆薄的Ti3C2Tx Mxene涂層(1 μm),成功將不消耗能源的PRH、節能型太陽能加熱和補償性焦耳加熱等三種供暖模式集成到可穿戴MXene/nanoPE紡織品(12 μm)系統中。

在制備過程中,研究人員首先在nanoPE織物表面原位聚合一層聚多巴胺(PDA),形成親水表面;隨后只需簡單地在PDA改性的nanoPE織物表面噴涂MXene溶液,即可制成MXene/NanoPE紡織品。該方法簡單可行并且適用于大規模制備MXene/nanoPE紡織品。

覆蓋有傳統紡織品和MXene/nanoPE紡織品的人體皮膚傳熱示意圖以及MXene/nanoPE紡織品的制備流程及表征

得益于MXene的低中紅外發射率特性、高光熱轉換效率和導電性,MXene/nanoPE紡織品不僅具有出色的室內PRH性能,還表現出優異的主動太陽能加熱(73.5℃)和焦耳加熱(55℃,5V)能力。而且,三種加熱模式可以輕松切換或任意組合,使MXene/nanoPE紡織品能夠在各種場景中全天候精確地為人體供暖。

此外,所獲得的MXene/nanoPE紡織品還表現出優異的可穿戴性能和耐磨性能,包括機械強度、透氣性、防風能力、阻燃性、電磁干擾屏蔽能力、抗菌性能、快干性能等,是未來人體精密熱管理的理想候選材料和系統。

MXene/nanPE紡織品的可穿戴性能

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

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責任編輯:任萍

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