近日,南航国际前沿科学研究院郭万林院士团队李秀强教授与合作者对湿度响应智能材料的发展及在个人热管理上的应用进行了深入总结和展望,以《Personal thermoregulation by moisture-engineered materials》为题发表在国际知名期刊《Advanced Materials》上(DOI: https://doi.org/10.1002/adma.202209825)。南航国际前沿科学研究院为论文的第一署名单位,李秀强教授和美国芝加哥大学Po-Chun Hsu教授为共同通讯作者,作者还包括郭万林教授。
织物是我们生活的必需品。不仅可以满足人们对于隐私的需求,也可以通过厚度的设计来满足人们对于冷热的调控,但传统织物无法适应人体对于动态热管理的需求。从提高人体舒适度的角度来看,发展具有自适应能力的智能织物是一种必然趋势。从建筑节能的角度来看,空调能耗占我国建筑能源消耗的57.91%,导致9.9亿吨的二氧化碳排放。降低空调能耗是实现“碳达峰、碳中和”国家战略目标非常重要的一环。新型智能织物可以提高个人热管理的能力,避免空调对整个室内空间的过多加热或制冷,进而降低空调能耗。有研究表明,如果空调的设定温度可以在夏季增加/冬季降低3 ℃,可以降低16.4%的空调能耗。可见,发展具有自适应能力的智能织物不仅可以提高人体舒适度,而且有利于实现“碳达峰、碳中和”国家战略目标。
人体通过织物与周围环境进行热交换,主要有三种途径:热传导和对流、热辐射和汗液蒸发。湿度管理是智能织物中热调节的重要形式。随着智能材料的发展,许多湿度响应的智能织物被报道出来。但实验室的概念设计与实际应用仍存在较大差距。为了进一步促进湿度响应智能织物发展,我们对当前湿度响应智能织物的响应原理、关键材料、当前进展和瓶颈问题进行了系统的总结和讨论,同时对该领域未来的发展也进行了展望。以期可以促进湿度响应智能织物的快速进步,在个人热管理、可穿戴设备和水-能源相关方面获得关键应用。
图1.湿度响应智能织物的总体概况
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