南大团队研发出可以高效被动制冷的聚乳酸纳米纤维膜

南大团队研发出可以高效被动制冷的聚乳酸纳米纤维膜.
A- A+ 日期:2024-08-16 来源:可降解可循环中心
随着全球变暖的加剧, 人们暴露于炎热环境和患热相关疾病的风险增加. 个人热/湿度管理(PTMM)具有局部温度调节, 零能耗, 工作场景不受限制等优点, 为保持人体热舒适性提供了一种很有前途的解决方案. PTMM可以通过可穿戴冷却设备或贴身材料使用. 据报道, 制冷剂循环和热电冷却器是局部冷却的有效技术. 但是, 它们的应用总是需要外部电源来控制温度调节机制. 基于被动冷却的纺织品无需外部能源即可提供有效的PTMM, 因此适用于不同的环境和活动场景. 然而, 仍然缺乏为人体提供持续冷却和干燥的智能纺织品, 尤其是在复杂和动态的环境中. 聚乳酸(PLA)是一种具有生物相容性的可降解聚合物, 已被探索用于日间被动辐射制冷, 但其固有红外发射率太低, 在不同的环境中实现持续高效被动制冷仍然是一项挑战.
近日, 南京大学唐少春教授团队和华中科技大学夏正才教授团队合作报道了一种先进的PLA Janus纤维膜(PLA-JFM), 结合了高度纳米颗粒增强的辐射冷却和定向汗液转移蒸发冷却, 具有出色的PTMM能力. Janus膜由PLA作为底层和改性PLA(CaSO3/PLA) 作为上层. CaSO3的加入实现了高红外发射率(达96. 1%)和高太阳反射率(达96. 6%), 同时CaSO3纳米颗粒的原位生长使PLA纤维膜从疏水变为亲水. 通过有效地结合辐射和蒸发冷却, PLA-JFM即使在高温高湿环境中也表现出卓越的被动冷却效率. 定向输水能力为基于汗液的蒸发冷却提供了连续的干燥路径, 并在人体周围创造了一个干燥的微环境. PLA-JFM实现了温度和湿度同步管理, 大大扩展了其对人类活动各种场景的适用性. 此外, 其值得称道的安全性, 生物降解性和稳定性使其成为一种很有前途的PTMM材料. 这项工作为智能热管理纤维膜材料的设计开发提供了一种有效途径, 具有重要的理论借鉴意义和实际应用价值.