高熵光熱薄膜助力人體熱管理研究獲新進(jìn)展

記者從蘭州化物所獲悉，近期，中國(guó)科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所清潔能源化學(xué)與材料實(shí)驗(yàn)室低碳能源材料課題組高祥虎研究員、劉剛研究員團(tuán)隊(duì)通過磁控濺射方法在普通棉布表面制備了基于高熵氮化物的多層薄膜，實(shí)現(xiàn)了具有較高光譜選擇性的人體熱管理織物。

保持舒適的新陳代謝溫度對(duì)維持人體的基本生理功能至關(guān)重要。戶外，靜止的成人通過紅外輻射消耗大約50%的熱量，而傳統(tǒng)的紡織材料（如棉和滌綸）具有高紅外發(fā)射(~90%)，導(dǎo)致大量輻射性熱量損失。因此，對(duì)織物表面進(jìn)行加工，實(shí)現(xiàn)人體熱管理將會(huì)彌補(bǔ)這些缺陷。目前已報(bào)道的熱管理織物吸收率并不理想，在寒冷的天氣下不能有效加熱人體，而現(xiàn)有的選擇性吸收涂層技術(shù)在普通棉布表面由于高粗糙度會(huì)失去光譜選擇性。因此，研究零能耗熱管理織物具有重要意義。

據(jù)悉，研究人員通過建立穩(wěn)態(tài)傳熱模型發(fā)現(xiàn)織物高吸收率和低發(fā)射率對(duì)人體在低溫環(huán)境下保溫都有貢獻(xiàn)，特別是吸收率的優(yōu)化，能夠有效增加在戶外光照環(huán)境下的保溫能力。研究人員通過理論計(jì)算結(jié)合實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的方法對(duì)多層薄膜光學(xué)性能進(jìn)行優(yōu)化。優(yōu)化后的選擇性吸收涂層在金屬鋁修飾的棉布上實(shí)現(xiàn)了92.8%的高吸收率和39.2%的低發(fā)射率，具有優(yōu)異的光熱轉(zhuǎn)化效率，相比于已報(bào)道的太陽能加熱織物具有明顯優(yōu)勢(shì)。隨后，研究人員對(duì)織物的加熱能力進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。由于織物較低的發(fā)射率，使得室內(nèi)空調(diào)的設(shè)定溫度降低3.5℃，從而減少了能源消耗。

蘭州日?qǐng)?bào)社全媒體記者 華靜

責(zé)任編輯：王旭偉