近日，東華大學俞建勇院士、覃小紅教授團隊在電紡微奈米纖維被動輻射加熱織物領域取得重要進展，相關成果分別以“透過有色奈米纖維調節體表紅外輻射實現高效被動輻射加熱紡織品”（Tailoring body surface infrared radiation behavior through colored nanofibers for efficient passive radiative heating textiles）為題發表於《化學工程期刊》（Chemical Engineering Journal）。東華大學為第一署名單位，論文第一作者為紡織學院博士生李向順，通訊作者為覃小紅教授、季東曉特聘研究員。
圖1. (a) NanoPAN/Ag 被動輻射加熱紡織品的製造過程示意圖。(b)棉紡織品和NanoPAN/Ag 紡織品的個人熱管理機制。
保持體溫是維持人體功能正常執行的基本需求。開發高效節能並能精準加熱人體的供暖材料對於緩解能源危機和氣候變暖具有重要意義。紅外熱輻射是人體熱量損失的最主要形式。傳統紡織品的紅外發射率高，比如，棉花不可避免地以中紅外的形式輻射出人體 50% 以上的熱量。被動輻射加熱織物可以透過控制織物的紅外發射率減少紅外熱輻射損失，並透過進一步增強人體的紅外反射率實現零能耗的人體被動輻射加熱。然而，由於戶外環境和氣溫等影響因素的不可控，單一的被動輻射加熱模式無法滿足人體在複雜環境下的加熱需求。
圖2. (a) 使用太陽模擬器進行熱測量示意圖。(b)在室外條件下測得的紡織品輻射溫度和蓄熱能力。(c)在室內條件下測得的紡織品輻射溫度和蓄熱能力。(d) NanoPAN/Ag 織物和棉織物的厚度比較。(e) 分別對人體裸露面板和覆蓋有彩色 NanoPAN/Ag 紡織品和棉織物的面板進行熱成像。
近期，研究團隊透過靜電紡絲-溶劑浸漬-塗層複合技術構建了顏色深度可調的彩色奈米纖維/銀（NanoPAN/Ag）被動輻射加熱織物。團隊揭示了微奈米纖維的低紅外發射率，並透過銀塗層提高被動輻射加熱紡織品的紅外反射率。最佳化的彩色NanoPAN/Ag被動輻射加熱紡織品具有15%的低中紅外發射率和80%的高中紅外反射率，同時實現了50%的高太陽能利用率，展示了卓越的紅外加熱效能。此外，奈米纖維的使用賦予了NanoPAN/Ag紡織品優異的穿著舒適性（圖1）。輻射熱結果顯示NanoPAN/Ag紡織品在14℃的寒冷環境溫度下可將人體溫度保持在33-35℃，而在使用染色棉織物的情況下，體溫會降至33℃以下，因此NanoPAN/Ag紡織品在紅外熱管理紡織品中具有巨大的實際應用潛力（圖2）。
來源：東華大學
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https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894721046696
