转自WEST可穿戴电子
能够将人体热量或太阳热量转化为可持续电力的柔性热电系统对于自供电可穿戴电子产品的发展至关重要。为了满足智能纺织品不断变化的冷热舒适度要求，太阳光热和日间辐射冷却的辐射调制策略展示了替代机会。然而，在保持稳定的温度梯度和实现其商业化的可扩展制造方面仍然存在挑战。
苏州大学Ke-Qin Zhang，Ming-Peng Zhuo和Liang-Sheng Liao课题组提出了在传统纺织品上丝网印刷基于大型碳纳米管（CNT）的热电阵列。这些阵列与静电纺丝聚（偏二氟乙烯-共六氟丙烯）（PVDF-HFP）膜的辐射调制热电织物集成在一起，用于低成本和高性能的可穿戴自供电应用。结合 CNT 的优异光热性能，所得的热电织物（0.2 平方米）在每平方米 ~800 瓦的太阳强度下实现了 37 开尔文的大幅 ΔT，产生每平方米 0.20 毫瓦的峰值功率密度。
图1：设计和制造辐射调制热电织物。PVDF-HFP 膜中圆形空位的散射效率。辐射冷却和光热的反射率和发射率光谱。光热层、布层和辐射冷却层在1个太阳强度照射一段时间后的温度。
图2：基于丝网印刷的光电热电阵列的光热性能。（A） 丝网印刷过程示意图。（B） 用热电阵列打印的大面积织物。（C） 印在织物上的苏州大学标志图像和不同照明时间对应的苏州大学标志红外图像。（D 和 E）CNT 在 0.25（蓝线）、0.5（绿线）、0.75（橙线）和 1 个太阳（红线）的温度变化。（F） CNT 在 1 个阳光下的 10 次加热和冷却循环测试。
图3：热电阵列的热电性能。
图4：辐射调制热电织物的输出性能。用于日间热梯度的冷却/加热组件和用于热电发电的热电阵列和辐射调制织物示意图。
图5：辐射调制热电织物的应用。（A） 用于测量 Uoc 的辐射调制热电织物示意图。（B） 2023 年 9 月 6 日苏州（中国）自然光下辐照调制织物的实时输出电压数据。（C） 9 月 6 日苏州（中国）自然光下辐照调制织物的实时输出电压数据。（D） 自供电可穿戴纺织品在四种不同天气条件下的输出电压产生性能。插图，自供电可穿戴纺织品中的应用示意图。（E） 使用放大器放大可穿戴纺织品的电压。（F） 使用放大的电压点亮绿光二极管和计时器的演示。（G） 2023 年 9 月 7 日苏州（中国）自然光下辐照调制织物的实时输出电压数据。
作者证明了使用静电纺丝和丝网印刷技术成功制造了基于 PVDF-HFP 的辐射冷却纤维膜和基于 CNT 的光热/热电阵列。通过结合这些元件并将基于 CNT 的阵列涂覆在基于 PVDF-HFP 的纤维膜上，作者设计了可扩展且灵活的辐射调制热电织物。这些织物实现了所需的热管理，并有效地收集热能，以实现经济实惠且可持续的发电。基于 CNT 的阵列上基于 PVDF-HFP 的纤维膜的受控覆盖比允许精确调整整个热电阵列的温度梯度，从而提高从热能到电能的能源常规性能。
【参考文献】
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adr2158#abstract
