陕科大马建中教授、吕斌教授、高党鸽教授 Adv Sci:一种可扩展制备的具有多种先进制热和电磁屏蔽功能的个人健康管理织物

文摘   2024-11-26 22:53   陕西  



寒冷环境中维持人体的热舒适性对人体各项机能的正常运转至关重要。传统室内取暖措施(暖气、空调及火炉等)消耗的能源约占全球能耗的47%,会产生大量的CO2,加剧了能源危机和温室效应。此外,第五代移动通信的快速发展和移动电子设备的广泛普及产生了大量的电磁干扰,给人类健康和环境带来了风险。因此,开发先进的功能材料来保障人类的健康管理(PHM)至关重要。

 


近日,陕西科技大学马建中教授、吕斌教授、高党鸽教授团队在知名国际期刊《Advanced Science》上,发表了最新研究成果“A Scalable and Robust Personal Health Management Textile with Multiple Desired Thermal Functions and Electromagnetic Shielding”。团队选取棉织物为基材,通过丝网印刷在棉织物表面负载导电银浆(AgPA)构筑了一种集成电热、辐射制热、光热、电磁干扰屏蔽和人体运动监测的个人健康管理棉织物(AgPA/CF)

图1 AgPA/CF具有电加热、辐射制热、电磁屏蔽和人体运动监测的多功能


图2 AgPA/CF制备示意图


AgPA/CF中红外(7-17 μm)反射率可达~46.2%,能够截留近大部分人体皮肤产生的热辐射,可以实现高效的室内无源辐射制热。


图3 室内辐射制热性能


由于AgPA具有优异的太阳光捕获能力,其太阳光谱吸收率高达55.2%。在阳光充足的冬季室外AgPA/CF的太阳加热峰值温度为51.4 ℃,分别比黑色皮革和普通棉织物高≈1 ℃和≈21 ℃。即使在平均温度为13.6 ℃的阴天,AgPA/CF的光热峰值温度(49.0 ℃)也比黑色皮革(47.3 ℃)和普通棉织物(29 ℃)分别高出1.7 ℃和20 ℃,表明AgPA/CF具有优异的太阳能加热性能。

 

图4 室外晴天和阴天下的光热性能


AgPA/CF的电导率高达1.6×104 S/m-1,从而保证了其优异的电加热性能。仅需0.5 V的微弱电压,AgPA/CF的表面温度即可上升至35 ℃,并且具有良好的电热响应、持续电热稳定性、循环电热稳定性和均匀的电热分布。


图5 多功能制热棉织物的电加热性能


该论文陕西科技大学为唯一署名单位,通讯作者为陕西科技大学轻工科学与工程学院(柔性电子学院)吕斌教授、高党鸽教授和马建中教授,博士研究生唐立涛为第一作者。


该项工作得到国家自然科学基金(22378250)、陕西省自然科学基础研究计划重点项目(专项支持)(2023JC-XJ-12)、陕西省重点研发计划项目(2023-YBGY-483)、陕西省创新能力支撑计划项目(2021TD-16)的支持。


文章信息:

Tang L, Lyu B, Gao D, et al. A Scalable and Robust Personal Health Management Textile with Multiple Desired Thermal Functions and Electromagnetic Shielding[J]. Advanced Science, 2024, 11(21): 2400687. DOI: 10.1002/advs.202400687.


文章链接:

https://doi.org/10.1002/advs.202400687



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介绍陕西科技大学马建中教授团队——科锐新材料研究所(The Institute of Creative Materials,简称ICM)的研究动态,包括水性高分子的设计与合成;有机/无机纳米复合材料的关键技术;轻纺化学产品的技术与应用等。
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