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全天候自持续人体热管理衣物问世

文章来源：中化新网更新时间：2023-12-20 15:04:14

中化新网讯 12月15日，国际顶级期刊《科学》在线发表南开大学最新研究成果。南开大学化学学院陈永胜教授、材料科学与工程学院马儒军教授、化学学院刘永胜教授科研团队成功研发出仅用太阳光驱动的全天候自持续人体热管理衣物。

　　服装在调节人体体温、保持人体热舒适度方面发挥着重要作用。在昼夜温差极大或生存环境恶劣的地区，如何安全、便捷、高效地利用衣物让体温保持在舒适的温度区间，开发出一种如宇航服般使人体保持在舒适温度范围内的日常可穿戴体温调节服装，是人们不断追求和挑战的目标。

　　南开大学科研团队设计、制备了一种柔性且可持续的个人体温调节衣物系统。该系统能够根据各种极端复杂的环境温度变化快速响应，通过柔性太阳能器件，将太阳光的能量用于驱动高效的电卡热管理器件，使人体热舒适区从22°C~28°C扩展到12.5°C~37.6°C，同时能耗低、效率高，只需12小时的太阳光能量输入，便可实现24小时可控和双模式体温调节，具有很强的自适应能力。

　　近年来，虽然人们已开发出许多体温调节系统，但是由于能耗较高、效率较低等问题，在没有额外能量输入的情况下，无法长时间运转，其有限的能量供应，不能支撑全天候和自持续的热管理调节。“如果可以实现在太阳下制冷，在黑夜里保暖，并且可以利用无限和无处不在的太阳能来实现上述全天候和自持续的人体热管理，我们人类的生存空间将获得极大的扩展。”陈永胜说。

　　基于团队前期在柔性太阳能、电卡以及热管理等方面取得的已有进展，他们设计制备了柔性太阳能电池模块和柔性电卡热管理模块，并将两者有机地集成起来，制成了一种新型柔性可穿戴的主动性太阳能热管理系统，从而实现了双向主动的人体热管理，使人体可生活的环境温度区间获得了3倍以上的提升。

　　同时，这种新型太阳能热管理系统还可以充分发挥有机太阳能电池和电卡热管理器件的柔性特征，将其集成使用于适宜人类穿着的衣物上，既智能又不会影响皮肤的穿着体验。

　　这一管理系统在体温调节领域有极大的应用潜能，但也仍有许多重要的技术问题有待解决，比如如何进一步提升能源效率、集成更大规模的服装，研发新的更高效率的太阳能材料器件与电卡材料器件，集成的器件结构尚需优化等。陈永胜表示将继续努力，通过研究进一步优化提升其性能。

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