成果简介
在寒冷天气中，同时具有热量和水分管理功能的织物对于提高人体舒适度和节约能源具有重要意义。本文，五邑大学黄钢 副教授、常熟理工学院Gang Huang等研究人员在《ACS Appl. Nano Mater》期刊发表名为“Graphene Oxide Nanopowder-Based Hydrophobic Fluid Diode Fabric with Passive Radiative Warming for Simultaneous Thermal and Moisture Management during Cold Weather”的论文，研究采用一站式解决方案，制作出了能够同时实现热量和水分管理的织物。这种织物由聚酯织物和含有氧化石墨烯（GO）纳米粉体的疏水性浆料组成，通过单面涂层制成。由于其在调节热水分方面的协同作用，无论皮肤是否出汗，该织物都具有保暖效果。
基于 GO 纳米粉体的被动辐射保暖能力，该织物在无汗的情况下也能有效保暖（产生的皮肤温度比聚酯高出约 2.9 °C）。同时，在有汗液的情况下，它还能实现高效的汗液定向输送（累积单向输送能力达 1062%），并减少蒸发过程中的热量损失，以保持足够的体温（比涤纶织物高出约 3.0 ℃，比带有亲水层的Janus织物高出约1.8 ℃），从而避免余寒效应。由于同时具有热和水分管理效果，这种双层疏水性流体二极管织物在静态环境（无汗的室内环境）和动态环境（产生汗液的室内运动场景）中显示出实际应用的潜力，以在寒冷天气中保暖。
图文导读
图1.（a） 说明TMMF同时进行热管理和水分管理的示意图。（b） TMMF制造工艺。
图2.TMMF2.4/6.0的超深三维显微镜图像和SEM。
图3.（a）加热过程和热测量设备的示意图，其数据显示具有不同GO纳米粉末浓度的TMMF的聚酯和未涂层侧的温度，（b）温度 – 时间曲线，（c）温差，以及（d）裸露皮肤和TMMF覆盖的皮肤的热图像具有不同的GO纳米粉末浓度。（e）具有不同GO纳米粉末浓度的聚酯和TMMF的FTIR吸收。（f） 描述常规织物和TMMF的变暖机制的主要方案。
图4.当水沉积在 （a） 涂层侧和 （b） 未涂层侧时，TMMF2.4/6.0 的 MMT 结果。（插图显示了相应样品的MMT测试末端两层中水的位置）。水滴在TMMF2.4/6.0的（c）涂层侧和（d）未涂层侧的单向传输行为。
图5.（a） 当水沉积在TMMF2.4/6.0、ATMMF2.4/6.0和CTMMF2.4/6.0的涂层侧时，织物上的水残留物（WRC）。（b） 接触冷感系数的比较（q.max） 的 TMMF2.4/6.0、ATMMF2.4/6.0 和 CTMMF2.4/6.0。（c） TMMF2.4/6.0和Janus织物（倾斜位置）润湿状态的温度测试图示。（d） 水接触TMMF2.4/6.0和CTMMF2.4/6.0的底部（涂层侧面）时，以30°的倾角放置时水的转移现象。（e） 比较被TMMF2.4/6.0、ATMMF2.4/6.0和CTMMF2.4/6.0覆盖皮肤时在湿润状态下（倾斜位置）的人体皮肤温度。
图6.TMMF2.4/6.0 的耐用性。
小结
综上所述，本文设计了一种具有高效被动热管理功能的双层疏水性流体二极管织物，以满足在寒冷天气中无需输入额外能量即可取暖的需求。这种 TMMF 是在聚酯织物的单面涂上含有 GO 纳米粉末的浆料制备而成的。这种 TMMF 可以在人体不出汗时（静态模式）有效防止红外辐射的散失，保持比普通聚酯织物高约 2.9 °C 的温度，从而提供热舒适度。它还能在出汗时（动态模式）降低水分蒸发率对热管理的影响，保持的温度比普通聚酯织物高出约 3.0 °C，比带有亲水层的 Janus 织物高出约 1.8 °C，从而避免了余寒效应。此外，这种织物还具有很强的湿度管理能力，其 AOTC 值为 1062%，OMMC 值为 0.92，这表明其附着效应降低，确保了皮肤的干爽。此外，这种织物还具有一定的耐用性。因此，基于其个人热量和湿度管理功效，这项研究可能会为多功能运动服装的开发带来新的灵感，解决最具挑战性的舒适性问题，并为能源密集型社会提供一种可持续的节能措施。
文献：https://doi.org/10.1021/acsanm.3c02787
本文来自材料分析与应用，本文观点不代表石墨烯网立场，转载请联系原作者。
