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百老汇线上入口材料科学与工程学院在辐射加热与个人热管理材料领域取得新进展

发布时间:2021年07月12日 信息来源:材料科学与工程学院

百老汇线上入口材料科学与工程学院在辐射加热与个人热管理材料领域取得新进展

日前,百老汇线上入口材料科学与工程学院在辐射加热与个人热管理材料领域取得新进展。相关成果以“Ti3C2Tx MXene-Decorated Nanoporous Polyethylene Textile for Passive and Active Personal Precision Heating”为题发表在材料领域顶级期刊《ACS Nano》上。2019级硕士研究生石梦科为第一作者,王建峰副教授和王万杰教授为共同通讯作者,百老汇线上入口为唯一通讯单位。

通过加热供暖使人体温度保持相对恒定对于人体热舒适以及各种人体功能的正常运行至关重要。目前,室内供暖耗能约占全球能源消耗的47%。但传统的加热供暖形式(空调、集中供暖、燃煤取暖)能耗高且能源利用率低,大量能源浪费在加热无生命特征的空间和物体上,加剧了全球能源危机和气候变暖。开发高效节能并能精准加热人体的供暖系统和材料对于缓解能源危机和气候变暖具有重要意义。本研究将具有红外低发射率特性的Ti3C2Tx MXene修饰在纳米多孔聚乙烯(nanoPE)织物表面,实现了零能耗的被动辐射加热模式、节能的太阳能加热模式和补偿型焦耳加热模式的系统集成,展示了一种高效节能的全天候个人精准加热策略。厚度为12 μm的MXene/nanoPE复合织物在7-14 μm的红外发射率仅为0.176,赋予其优异的室内被动辐射加热性能,与厚度为576 μm的传统棉织物相比加热温度提高了4.9 ℃。同时,由于MXene具有较高的光热转换效率和电导率,MXene/nanoPE复合织物的室外光加热温度和电加热温度分别达到73.5 ℃和55 ℃(5V),且这三种加热模式可以轻松切换或任意组合,使得MXene/nanoPE织物能够在室内/室外、白天/夜晚、晴天/阴天等多种场景下精准加热人体。此外,MXene/nanoPE织物还表现出优异的可穿戴性能,包括机械强度、透气性、防风能力、阻燃性、电磁屏蔽、抗菌、速干等,展示了其在个人精准热管理领域的巨大应用前景。

该研究得到国家自然科学基金、中国博士后特别资助/面上基金、河南省重点研发与推广专项等项目资助。

全文链接:https://doi.org/10.1021/acsnano.1c00903

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