阳光驱动的新型个人体温调节衣物系统问世

2023/12/22 10:15:22 来源：光明网

南开大学教授陈永胜、刘永胜、马儒军科研团队设计并制备了一种柔性且可持续的个人体温调节衣物系统。该系统能够根据各种极端复杂的环境温度变化快速响应，通过柔性太阳能器件，将太阳光的能量用于驱动高效的电卡热管理器件，使人体热舒适区从22摄氏度~28摄氏度，扩展到12.5摄氏度~37.6摄氏度，同时降低能耗、提高效率。太阳光能量输入12小时，便可实现24小时可控以及双模式体温调节。相关研究成果近日在线发表于《科学》。

体温相对恒定是维持人体正常生命活动的重要条件之一，而服装则在调节体温、保持人体热舒适度方面发挥着重要作用。科学家一直试图开发一种如宇航服般使人体保持在舒适温度范围内的日常可穿戴体温调节服装，以应对昼夜温差极大的恶劣生存环境。近年来，虽然人们已开发出许多体温调节系统，但是由于能耗较高、效率较低，在没有额外能量输入的情况下，系统无法长时间运转，不能支撑全天候和自持续的热管理调节。

“如果可以实现在太阳下制冷、在黑夜里保暖，并利用无限和无处不在的太阳能实现上述全天候和自持续的人体热管理，人类的生存空间将获得极大的拓展。”陈永胜说。

基于前期在柔性太阳能、电卡以及热管理等方面取得的进展，研究团队设计制备了柔性太阳能电池模块和柔性电卡热管理模块，并将两者有机集成起来，制成了一种新型柔性可穿戴主动性太阳能热管理系统，从而实现了双向主动的人体热管理，使人体在太阳光（高温）下实现降温、在黑暗（低温）中实现保暖，可以生活的环境温度区间获得了3倍以上的提升。

此外，这种新型太阳能热管理系统可以充分发挥有机太阳能电池和电卡热管理器件的柔性特征，将其集成应用于衣物，既智能又不影响穿着体验。

“我们将继续优化提升其性能，为绿色能源的更好利用以及提高人类在极地、太空等极端恶劣环境中的生存能力作出更多贡献。”陈永胜表示。

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