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我国科学家研发兼具散热、保温及发电功能的室外可穿戴织物

2021年06月04日 17:01:59字号:T|T

    通过热辐射调控人体和外界热交换,可以提高个人热管理(散热和保温)效率。前期相关研究主要集中在室内个人热管理,由于室外受环境因素影响大,人体辐射损耗高,温度变化范围大,因此,室外人体热管理难度更高、更具挑战性。

    在国家重点研发计划“纳米科技”重点专项的支持下,浙江大学与西湖大学研究团队制备室外具备保温-散热双热管理功能和发电功能的可穿戴微纳织物。其散热面采用多孔聚四氟乙烯上喷涂聚甲基丙烯酸甲酯增强辐射散热并反射太阳辐射能量,保温面采用多孔聚乙烯上沉积金属纳米颗粒抑制辐射散热并吸收太阳辐射能量,通过翻转该织物可以在散热和保温两种模式下切换,实现全天候室外个人热管理。在白天阳光照射下,保温模式该织物相比1mm厚黑棉可以使模拟皮肤温度升高约8.1度,散热模式该织物相比0.5mm厚白棉可以使模拟皮肤温度降低约6度。在温度调控基础上,通过在织物内表面和皮肤之间嵌入热电模块方式实现了全天候发电,其产生电能的效率在正午可达69mW/m2,在夜间也有约24mW/m2,可为部分低功耗可穿戴器件供电。

    该研究基于微纳光子学实现了全天候室外个人热管理织物,在保温和散热两种模式间切换,同时利用织物和皮肤之间温差发电。充分利用“太阳”“太空”和“人体”等天然热源和冷源,为低能耗个人热管理、可穿戴电子器件供电等应用提供潜在解决方案。相关研究成果于2021年4月发表在Nano Letters上。

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