近日，我課題組師生在國(guó)際知名期刊ACS Applied Nano Materials（IF= 6.140）上在線發(fā)表了題為“Robust Smart Fabrics Composed of MgO Nanostructures Encapsulated in Hollow Polystyrene Fibers for Efficient Thermoregulation”的研究論文，該論文是以上海第二工業(yè)大學(xué)碩士研究生張緣為第一作者，能源與材料學(xué)院李一凡博士和于偉教授通力指導(dǎo)的結(jié)果。
圖文摘要
智能調(diào)溫材料的開(kāi)發(fā)在降低能耗方面發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。同時(shí)，將這些材料集成到織物中進(jìn)行適應(yīng)性溫度調(diào)節(jié)，在個(gè)人熱管理方面也顯示出巨大的應(yīng)用潛力人們致力于開(kāi)發(fā)具有自動(dòng)溫度調(diào)節(jié)能力的智能織物，它可以根據(jù)環(huán)境溫度的變化自適應(yīng)地調(diào)節(jié)溫度智能面料通過(guò)在人體和服裝之間形成一種微氣候，可以作為環(huán)境溫度突然變化的緩沖器，讓人更好地適應(yīng)環(huán)境溫度的變化。
本文利用石蠟和月桂酸兩種相變材料的優(yōu)點(diǎn)，制備了復(fù)合相變材料。氧化鎂(MgO)晶須作為熱填料被封裝在聚苯乙烯(PS)中空纖維中，形成納米結(jié)構(gòu)MgO@PS纖維。通過(guò)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)條件，使晶須尺寸與中空纖維相匹配。MgO晶須的引入確保了固有熱導(dǎo)率的提高。同時(shí)，由于涂覆的PS與CPCM基體具有良好的相容性，CPCM溶液可以通過(guò)自擴(kuò)散策略浸沒(méi)到納米結(jié)構(gòu)的MgO@PS纖維中，從而實(shí)現(xiàn)更有效的界面?zhèn)鳠帷Ｓ捎谔厥庠O(shè)計(jì)的納米結(jié)構(gòu)和采用的制備策略，所制備的織物在人體和外部環(huán)境的熱管理方面都具有有效的溫度調(diào)節(jié)作用。
圖1.CPCF的制備工藝原理圖
圖2.CPCF的微觀表征
圖3.CPCM的熱物性測(cè)試
圖4.CPCF的基本物理性能測(cè)試
圖5.CPCF的熱物性測(cè)試
圖6.CPCF的快速熱響應(yīng)測(cè)試
圖7.CPCF的實(shí)際人體熱管理和戶外測(cè)試
小結(jié)
作者認(rèn)為，這項(xiàng)工作在開(kāi)發(fā)具有有效溫度調(diào)節(jié)功能的健壯智能織物方面是一項(xiàng)新穎的工作。從理論上講，這項(xiàng)工作不僅關(guān)注于提高織物的導(dǎo)熱性，而且關(guān)注于織物的界面?zhèn)鳠?。?shí)驗(yàn)表明，所研制的智能織物在日常熱管理中具有較強(qiáng)的應(yīng)用潛力。
（1） 作者認(rèn)為，這項(xiàng)工作在開(kāi)發(fā)具有有效溫度調(diào)節(jié)功能的健壯智能織物方面是一項(xiàng)新穎的工作。從理論上講，這項(xiàng)工作不僅關(guān)注于提高織物的導(dǎo)熱性，而且關(guān)注于織物的界面?zhèn)鳠?。?shí)驗(yàn)表明，所研制的智能織物在日常熱管理中具有較強(qiáng)的應(yīng)用潛力。
（2） 導(dǎo)熱填料(MgO晶須)采用聚苯乙烯(PS)中空纖維封裝，保證了高導(dǎo)熱系數(shù)和低界面熱阻。
（3） 實(shí)際人體熱管理和室外溫度調(diào)節(jié)試驗(yàn)表明，智能織物具有快速的溫度響應(yīng)和良好的溫度自適應(yīng)能力。
文章鏈接：https://doi.org/10.1021/acsanm.2c03787