隨著物聯網、大數據、人工智能等新興產業和先進學科的蓬勃發展，紡織品的用途不再局限于安全保護、保暖和美觀，將傳統功能與智能化、信息化相融合，才能順應時代要求。
記者近日從云南大學材料與能源學院了解到，該院研究人員開發了一種可洗、透氣、柔性的可穿戴織物，集戶外人體溫度調控、密碼信息傳輸以及自供能傳感等功能于一體，解決了傳統可穿戴電子設備依靠外源供電、功能單一以及靈敏度較低等問題，為實現多功能集成可穿戴設備提供了一個新的解決方案，同時該材料在智能家居控制、人機交互系統、納米機器人等領域也展現出了潛在的應用價值。相關成果已發表在國際知名能源期刊《納米能源》上。
“隨著物聯網、大數據、人工智能等新興產業和先進學科的蓬勃發展，紡織品的用途不再局限于安全保護、保暖和美觀，將傳統功能與智能化、信息化相融合，才能順應時代要求。”云南大學材料與能源學院萬艷芬副教授告訴科技日報記者，電子元件與傳統紡織品的結合催生了智能紡織品或電子紡織品的出現，而賦予傳統織物個人熱管理、傳感、交互、電子控制和自供能等多種功能，將是新一代可穿戴電子設備未來的發展方向。
為解決可穿戴織物的個人熱管理及能量供應等問題，萬艷芬團隊近期開發了混合了炭黑納米顆粒或鈦酸鋇納米顆粒且具有溫度調控功能的聚丙烯腈仿生納米織物(以下簡稱納米織物)。
通過納米材料結構和光學特性的調控，這種納米織物擁有了戶外人體熱管理的功能——在陽光輻照下，穿上這種納米織物可實現使模擬皮膚的溫度升高8.7℃或降低2.5℃。
“納米織物主要是通過調控人體熱輻射透過率以及太陽光的吸收與反射來實現溫度調控的。”萬艷芬說，在環境溫度較低時，納米織物可有效吸收太陽光(最高吸收率大于90%)轉換為熱能，并降低了其人體熱輻射透過率(人體熱輻射透過率小于50%)，減少了熱損失，故能使模擬皮膚溫度升高8.7℃;當環境溫度較高時，納米織物可有效反射太陽光，阻止皮膚溫度上升，與此同時，納米織物纖維的間隙為100—300納米，人體熱輻射可有效透過，有效的進行散熱，故能使人體模擬皮膚表面降溫2.5℃。在上述過程中，納米織物與模擬人體皮膚之間具有了溫度差。
“同時，通過熱電模塊(一種將熱能轉化為電能的裝置)，可以將納米織物和模擬皮膚之間產生的溫度差轉化成電能。這樣就可以在進行人體熱管理的同時，為其他電子設備供電。”萬艷芬表示。
此外，萬艷芬團隊還創新性地將摩擦納米發電機與智能織物材料相結合，人體穿戴納米織物后，摩擦納米發電機可以通過人體在運動過程中的摩擦起電效應與靜電感應耦合的原理進行發電。萬艷芬說：“摩擦納米發電機既可進行發電，也可利用自己輸出的電信號作為傳感信號進行自驅動傳感。”
“這一研究成果展示了未來納米器件與材料科技交叉應用的潛力，它推動了個人熱管理、能量轉化和自供電傳感技術的開發和應用的進步。”她說。
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