五邑大学《ACS ANM》:基于石墨烯/PS/棉花的可排汗织物,用于排汗和热管理

综上所述,创造了一种具有各向异性润湿性的双层棉织物,以提高汗液蒸发和红外冷却性能。.凭借面料出色的个人热和水分管理性能,预计这项研究将为运动服和多功能面料的设计提供新的灵感,为人体提供舒适的微气候,并在能源过度开发的社会中提供可持续的节能措施。

成果简介

五邑大学《ACS ANM》:基于石墨烯/PS/棉花的可排汗织物,用于排汗和热管理

去除汗液和调节皮肤温度的水分和热量管理织物可以改善人体舒适度。然而,具有辐射冷却和快速热蒸发效应的织物仍然是一个挑战,可以同时解决热量和水分管理问题。因此,本文,五邑大学Jing Zhao、Gang Huang等研究人员《ACS Appl. Nano Mater.》期刊发表名为“Fabric Comprised of Cotton Impregnated with Graphene Oxide and Coated with Polystyrene for Personal Moisture and Thermal Management”的论文,研究使用简单的浸泡和静电纺丝策略制备了基于氧化石墨烯(GO)、聚苯乙烯(PS)和棉花(称为G/P-C)的排汗织物。

在没有出汗的情况下(室内场景),该织物表现出特殊的辐射冷却能力。G/P-C织物的蓄热能力(0.68 W/m2)低于棉布(4.63 W/m2),这是因为集成的GO纳米片吸收了人体的红外辐射(IR),表明皮肤和织物之间滞留的热量较少。此外,G/P-C织物覆盖的人体皮肤温度比棉覆盖的皮肤温度降低了约1.6°C。当有出汗时(室外场景),由于太阳辐射吸附和水的定向运输相结合,所产生的织物的表面温度增加了3.2℃,蒸发率几乎是棉花的两倍。这种织物有望为个人健康和舒适的汗水管理的发展提供启示。

图文导读

五邑大学《ACS ANM》:基于石墨烯/PS/棉花的可排汗织物,用于排汗和热管理

图1.(a) G/P-C织物制备过程示意图。(b) GO和PS侧的SEM图像。(c) G/P-C织物快速汗液输送性能的光学图像。(d) 棉和G/P-C织物光热转换的红外图片。

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图2、G/P-C织物的表征

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图3.(a) 稳态加热装置示意图(36.7°C时恒温)。(b) 经不同GO浓度处理的棉织物的表面温度变化数据。(c) 经不同GO浓度处理的棉织物的FTIR吸光度光谱(蓝色背景代表人体辐射带)。(d) 棉、G-C和G/P-C织物在加热和冷却过程中的表面温度变化曲线。

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图4.(a) 对棉织物和G/P-C织物外表面温度进行红外热成像测量。(b) 不同织物覆盖物下皮肤温度变化的热电偶测量 (c) 人体辐射吸热和释放机理示意图。(d) 棉织物和G/P-C织物的蓄热能力(q)。(e) G/P-C织物与以前报道的论文中的织物之间的冷却性能比较。

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图5、G/P-C织物的光热转换和汗液蒸发性能

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图6、将棉和G/P-C织物放在汗水覆盖的皮肤上,利用模拟太阳辐射进行人体蒸发实验图示

小结

综上所述,创造了一种具有各向异性润湿性的双层棉织物,以提高汗液蒸发和红外冷却性能。.凭借面料出色的个人热和水分管理性能,预计这项研究将为运动服和多功能面料的设计提供新的灵感,为人体提供舒适的微气候,并在能源过度开发的社会中提供可持续的节能措施。

文献:https://doi.org/10.1021/acsanm.2c05582

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