ACAM具有三重隔热和单向液体渗透功能，可用于个人热管理

热管理博览会 2023年8月28日浏览：1436

来源 | Composites Science and Technology

原文 | https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2023.110219

背景介绍

户外活动是人们日常生活中不可缺少的一部分。然而，在寒冷的室外环境下，运动时低温的刺激和汗液的积累对人体健康构成严重威胁。与室内密闭空间不同，空调系统的供暖在室外开放空间中是不切实际的。人们被迫穿更多衣服来保暖，但会感到不舒服和笨重，无法进行正常活动。目前，普通衣服无法有效阻止人体热量与寒冷的外部环境之间的热交换，特别是人体红外辐射。而且，这些衣服不能及时排汗，加剧身体热量的流失。这可能会降低穿着者的热舒适度，甚至威胁他们的健康。

气凝胶具有低密度、低导热率等优异性能，有望作为轻质、绝缘的耐磨材料。作为第三代气凝胶，纤维素气凝胶既具有无机气凝胶和聚合物气凝胶的优良特性，又融合了各自的优越特性，如绿色可再生、良好的生物相容性和经济实用性。在军事、建筑、能源、生物制药、环境保护等领域具有极其广阔的应用前景。此外，纤维素气凝胶极低的导热率可以最大限度地减少能量耗散，从而在隔热材料中表现出优异的性能。虽然这种方法有效，但纤维素本身具有很高的红外发射率，导致人体红外辐射过度耗散，从而降低人体隔热效果。对其表面进行功能化以减少人体红外线损失至关重要。先前的研究表明，调节可穿戴材料的表面红外发射率或反射率是人体热管理控制的有效策略，例如带有AgNWs涂层的纺织品、带有Ni@Ag-NWs涂层的层压纤维素杂化膜具有低红外发射率（10%）。然而，这种单一的温度控制方法具有一定的局限性，无法满足人们的日常使用要求。因此，迫切需要探索一种具有多种途径实现人体隔热的纤维素气凝胶。

成果掠影

近期，桂林理工大学李裕琪老师团队通过自下而上将生物质剑麻纤维和纸浆纤维组装成气凝胶膜，然后进行旋涂，制备了一种多功能纤维素基不对称改性气凝胶膜（ACAM）。该气凝胶膜具有隔热、热辐射反射、太阳能吸收和定向排汗功能。离子液体改性石墨烯（IGN）和银纳米线（AgNW）分别位于纤维素气凝胶膜的两侧。结果表明，阳光照射30s后，IGNs一侧的温度比棉布高14.2℃。与纯纤维素气凝胶膜相比，ACAM的AgNWs侧具有更低的红外发射率和更高的红外反射率，室内环境温度降低3.2℃。此外，ACAM具有不对称的润湿性，有利于汗水从疏水侧转移到亲水侧，10.6秒即可实现排汗渗透，获得穿着的舒适感。ACAM还具有优异的透气性、易于制备和可控的功能结构。这项工作可能为热管理和动态湿度提供新的思路，以确保在非常恶劣的环境中获得最大的舒适度。相关研究成果以“Integrated asymmetric cellulose aerogel membrane with triple thermal insulation and unidirectional liquid penetration for personal thermal management”为题发表于《Composites Science and Technology》。

图文导读

ACAM具有三重隔热和单向液体渗透功能，可用于个人热管理的图4