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  • 先進高分子材料研究所 王萬杰教授團隊在輻射加熱與個人熱管理材料領域取得新進展

    2021-06-29 中國包裝材料網

    簡介:  日前,鄭州大學材料科學與工程學院先進高分子材料研究所王萬杰教授團隊在輻射加熱與個人熱管理材料領域取得新進展。相關成果以Ti3C2Tx...

      日前,鄭州大學材料科學與工程學院先進高分子材料研究所王萬杰教授團隊在輻射加熱與個人熱管理材料領域取得新進展。相關成果以“Ti3C2Tx MXene-Decorated Nanoporous Polyethylene Textile for Passive and Active Personal Precision Heating”為題發表在材料領域頂級期刊《ACS Nano》上(IF=14.588)。材料學院2019級碩士研究生石夢科為第一作者,王建峰副教授和王萬杰教授為共同通訊作者,鄭州大學材料學院為第一單位。

      通過加熱供暖使人體溫度保持相對恒定對于人體熱舒適以及各種人體功能的正常運行至關重要。目前,室內供暖耗能約占全球能源消耗的47%。但傳統的加熱供暖形式(空調、集中供暖、燃煤取暖)能耗高且能源利用率低,大量能源浪費在加熱無生命特征的空間和物體上,加劇了全球能源危機和氣候變暖。開發高效節能并能精準加熱人體的供暖系統和材料對于緩解全球能源危機和氣候變暖具有重要意義。

      本研究將具有紅外低發射率特性的Ti3C2Tx MXene修飾在納米多孔聚乙烯(nanoPE)織物表面,實現了零能耗的被動輻射加熱模式、節能的太陽能加熱模式和補償型焦耳加熱模式的系統集成,展示了一種高效節能的全天候個人精準加熱策略。厚度為12 μm的MXene/nanoPE復合織物在7-14 μm的紅外發射率僅為0.176,賦予其優異的室內被動輻射加熱性能,與厚度為576 μm的傳統棉織物相比加熱溫度提高了4.9 ℃。

      同時,由于MXene具有較高的光熱轉換效率和電導率,MXene/nanoPE復合織物的室外光加熱溫度和電加熱溫度分別達到73.5 ℃和55 ℃(5V),且這三種加熱模式可以輕松切換或任意組合,使得MXene/nanoPE織物能夠在室內/室外、白天/夜晚、晴天/陰天等多種場景下精準加熱人體。此外,MXene/nanoPE織物還表現出優異的可穿戴性能,包括機械強度、透氣性、防風能力、阻燃性、電磁屏蔽、抗菌、速干等,展示了其在個人精準熱管理領域的巨大應用前景。

      上述研究得到國家自然科學基金、中國博士后特別資助/面上基金、河南省重點研發與推廣專項等項目資助。

      全文鏈接:https://doi.org/10.1021/acsnano.1c00903

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