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我校研究团队在电纺微纳米纤维被动辐射
加热织物领域取得新进展

发布时间:20514-12-21发布部门:纺织学院

近日,我校俞建勇院士、覃小红教授团队在电纺微纳米纤维被动辐射加热织物领域取得重要进展,相关成果分别以“通过有色纳米纤维调节体表红外辐射实现高效被动辐射加热纺织品”(Tailoring body surface infrared radiation behavior through colored nanofibers for efficient passive radiative heating textiles)为题发表于《化学工程期刊》(Chemical Engineering Journal)。RICH88为第一署名单位,论文第一作者为纺织学院博士生李向顺,通讯作者为覃小红教授、季东晓特聘研究员。


图1. (a) NanoPAN/Ag 被动辐射加热纺织品的制造过程示意图。(b)棉纺织品和NanoPAN/Ag 纺织品的个人热管理机制。

图2. (a) 使用太阳模拟器进行热测量示意图。(b)在室外条件下测得的纺织品辐射温度和蓄热能力。(c)在室内条件下测得的纺织品辐射温度和蓄热能力。 (d) NanoPAN/Ag 织物和棉织物的厚度比较。(e) 分别对人体裸露皮肤和覆盖有彩色 NanoPAN/Ag 纺织品和棉织物的皮肤进行热成像。

保持体温是维持人体功能正常运行的基本需求。开发高效节能并能精准加热人体的供暖材料对于缓解能源危机和气候变暖具有重要意义。红外热辐射是人体热量损失的最主要形式。传统纺织品的红外发射率高,比如,棉花不可避免地以中红外的形式辐射出人体 50% 以上的热量。被动辐射加热织物可以通过控制织物的红外发射率减少红外热辐射损失,并通过进一步增强人体的红外反射率实现零能耗的人体被动辐射加热。然而,由于户外环境和气温等影响因素的不可控,单一的被动辐射加热模式无法满足人体在复杂环境下的加热需求。

近期,研究团队通过静电纺丝-溶剂浸渍-涂层复合技术构建了颜色深度可调的彩色纳米纤维/银(NanoPAN/Ag)被动辐射加热织物。团队揭示了微纳米纤维的低红外发射率,并通过银涂层提高被动辐射加热纺织品的红外反射率。优化的彩色NanoPAN/Ag被动辐射加热纺织品具有15%的低中红外发射率和80%的高中红外反射率,同时实现了50%的高太阳能利用率,展示了卓越的红外加热性能。此外,纳米纤维的使用赋予了NanoPAN/Ag纺织品优异的穿着舒适性(图1)。辐射热结果显示NanoPAN/Ag纺织品在14℃的寒冷环境温度下可将人体温度保持在33-35℃,而在使用染色棉织物的情况下,体温会降至33℃以下,因此NanoPAN/Ag纺织品在红外热管理纺织品中具有巨大的实际应用潜力(图2)。

视频: 摄影: 撰写:纺织学院 信息员:崔启璐 编辑:王宇