成果简介
先进的热管理纺织品不仅提高了个人的舒适度，还降低了建筑热管理系统的能源消耗。为了满足动态环境中热管理的需求，已经开发出具有可调节热对流和辐射的响应性纺织品，而具有可调节热传导的织物的设计尚待探索。本文，清华大学张莹莹课题组在《Adv.Funct Mater》期刊发表名为“Highly Regulatable Heat Conductance of Graphene–Sericin Hybrid for Responsive Textiles”的论文，研究开发了一种由实体结构的石墨烯和丝胶 (GS) 组成湿度驱动的柔性热导调节材料，该材料显示出前所未有的高达14倍的开关比。这项工作从实验和理论上研究了响应湿度的微观结构变化。该调节可归因于丝胶的水合/脱水以及随后石墨烯-丝胶界面热导的变化。结果表明，GS可以很容易地通过染色涂覆在普通纺织品上，实现对环境湿度变化具有显着且可逆响应的响应性热管理服装。
图文导读
图1、石墨烯-丝胶混合物（GS）的结构及其热导调节原理
图2、石墨烯-丝胶混合物（GS）作为热导调节材料的性能
图3、热导率的调节机制
图4、基于石墨烯-丝胶混合物 (GS) 的热管理纺织品
小结
综上所述，开发了一种由石墨烯和丝胶组成的高对比度、湿度调节的热导调节材料，并证明了其在响应性热管理纺织品中的应用。通过简单的一步剥离石墨烯与丝胶制备的GS混合物，丝胶是一种源自蚕茧的天然蛋白质。作者发现 GS 的热导率与周围的湿度呈负相关，显示出14×的高开关比。通过分析GS内部的结构变化和热传输，从实验和理论上研究了调节机制。导热系数的调节可归因于丝胶在不同湿度下的水化/脱水，调节石墨烯片之间的ITC并导致GS的宏观热导率发生变化。作为概念验证，作者制造了GS 装饰的纺织品，并展示了响应湿度变化的热阻的快速和可逆调节。考虑到其潮湿驱动特性、高开关比和源自自然的生物安全前体，相信 GS 热调节材料在热管理应用中具有很大的应用前景，尤其是在响应性纺织品中。
文献：https://doi.org/10.1002/adfm.202111121
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