體溫調(diào)節(jié)和生理監(jiān)測對人類健康至關(guān)重要。面對氣候變化和石化資源的日益短缺,開發(fā)一個與綠色能量收集、儲存、釋放和生理監(jiān)測功能相結(jié)合的柔性可穿戴熱管理平臺是非常有意義的。相變材料(PCM)在相變過程中吸收和釋放大量潛熱,有望用于熱能儲存(TES)。值得注意的是,PCM有利于解決近年來引起廣泛關(guān)注的能源利用的間歇性問題。傳遞到PCM進(jìn)行充電的能量基本上是熱能。傳統(tǒng)的傳熱機(jī)制包括輻射、對流和傳導(dǎo)。太陽輻射能無處不在,容量巨大,易于獲取。帶有PCM的太陽能-熱能儲存(STES)系統(tǒng)可以捕獲、轉(zhuǎn)換和儲存太陽輻射能,并按需釋放儲存的能量。此外,人類日常生活中常見的熱能來源包括運(yùn)行中的機(jī)器、車輛尾氣和運(yùn)行中的電子設(shè)備。這種浪費(fèi)的熱量是可再生能源的重要來源,也可以通過熱傳導(dǎo)被PCM吸收。然而,傳統(tǒng)的固液相變材料仍然存在熱穩(wěn)定性差、易泄漏和機(jī)械性能差的問題。可穿戴熱管理平臺存在著功能單一、力學(xué)性能差等問題。另一方面,高效的能量轉(zhuǎn)換也是目前迫切需要解決的問題。因此,開發(fā)具有高能量轉(zhuǎn)換效率、多種能量收集和健康監(jiān)測功能的柔性可穿戴熱管理平臺具有重大挑戰(zhàn)。
近日,廣西大學(xué)徐傳輝教授課題組通過自組裝策略,利用阿拉伯膠(GA)同時實(shí)現(xiàn)了相變材料聚乙二醇(PEG)的封裝和羧基化多壁碳納米管(cMWCNT)在柔性聚乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)基質(zhì)中的靶向分布。所制備的EGP60-3具有14.88 MJ-3的出色韌性值和565.67%的高斷裂伸長率。具有高熔融焓(71.11 J g-1)的柔性相變復(fù)合材料在808 nm激光照射(105 mW cm-2)下表現(xiàn)出優(yōu)異的光熱轉(zhuǎn)換效率(95.27%)。該成果以題為“Neuron-Inspired Flexible Phase Change Materials for Ambient Energy Harvesting and Respiration Monitoring” 發(fā)表在《Advanced Materials》上, 2024級博士研究生羅天文為第一作者,徐傳輝教授為通訊作者。
1.EGPX-Y的制備
圖1 EGPX-Y的制備
2.力學(xué)性能
圖2 EGPX-Y的力學(xué)性能
3.EGPX-Y的熱穩(wěn)定性和光熱轉(zhuǎn)換能力
圖3 EGPX-Y的熱穩(wěn)定性
圖4 EGPX-Y的光熱轉(zhuǎn)換能力
4.呼吸監(jiān)測應(yīng)用
圖5 EGPX-Y的呼吸監(jiān)測應(yīng)用
5.濕氣發(fā)電應(yīng)用
圖6 EGPX-Y的濕氣發(fā)電應(yīng)用
全文鏈接:https://doi.org/10.1002/adma.202411820
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