ACS Nano:一种用辐射制冷的可穿戴织物

文摘   2025-01-06 09:29   山东  

转自   洞见热管理

来源 | ACS Nano

链接 | https://doi.org/10.1021/acsnano.4c12196


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背景介绍

近年来,极端炎热的天气越来越频繁,这不仅大大增加了对制冷的需求,而且严重威胁着人类的生命。被动式日间辐射制冷(PDRC)提供了一种替代方法,即使在强烈的阳光照射下,也能在不消耗任何能源的情况下满足制冷需求。它基于地球(约300 K)和外层空间(约3 K)之间通过大气透明窗口(ATW,8-13μm)的温差。PDRC是一种有前景的冷却技术,特别适用于在炎热天气条件下建造冷却服。人体的热传递依赖于四种散热途径:即辐射、汗液蒸发、对流和传导。热辐射是主要的散热途径,占总传热通量的40%。功能织物因其在人体热管理方面的潜力而得到广泛报道,特别是在炎热季节的人体降温领域。然而,周围的寄生热会降低甚至抵消预制织物的RC效应,导致PDRC织物的温度降低通常低于理论预测。通常,在实际场景中,由于外部环境的影响,冷却机制很复杂。

02

成果掠影

近日,清华大学化工系张如范副教授团队开发了一种集成优异排汗性能、热传导性能和辐射制冷降温性能于一体的超织物。织物正面采用聚甲醛(POM)纳米纤维纺织品作为选择性辐射制冷发射体,反面采用亲肤导热硅胶作为热传导体,并采用图案化的竹纱线作为汗液传输通道。这种超织物能够迅速(几秒钟内)从皮肤表面吸收汗水并传输至织物外侧,同时织物导热系数高达 1.5 W/(m·K),防止人体在高温户外出现过热现象,表现出优异的人体降温效果(比没有汗液时的超织物低 10.9 ℃)。此外,即使不排汗,超织物仍能够比商用棉布实现 9.6 ℃的降温,这项研究为设计具有实际应用价值的个人热管理纺织品提供了一种新的思路。该工作以“Radiative Cooling Meta-Fabric Integrated with Knitting Perspiration-Wicking and Coating Heat Conduction”为题发表在《ACS Nano》上。

03

图文导读

图1.超织物的模型和光谱设计。

图2.超织物的结构、光谱和热传导系数测试表征。

图3.模拟汗液传输性能。

图4.超织物的户外降温测试。

图5. 超织物的可穿戴性测试

热辐射与微纳光子学
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