研究背景
传统的多孔气凝胶纤维织物由于导热率低而常用于人体保温。然而,当人体的热量通过热传导的方式传递到织物时,织物会通过红外辐射的方式向环境中散发大量的热。
近日,北京航空航天大学赵勇教授、王女副教授研究团队受撒哈拉银蚁和北极熊毛的启发,提出了一种同轴湿法纺丝策略,制备了鞘层具有低发射率铝粉的弹性中空多孔聚氨酯纤维 (PU/Al HPFs) (图 1)。
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该研究工作提出了人体与织物传热机制(图 2)。该机制认为静态人体向环境的传热过程可分为两个传热阶段:
(1) 皮肤向织物传热阶段;
(2) 织物向环境传热阶段。
辐射和热传导在这两个传热阶段发挥着不同的作用。从皮肤到织物阶段中,热传导起了主要作用。而对于织物到室内环境传热阶段,辐射传热则起着更重要的作用。PU/Al HPFs 不仅具有低的热导率 (0.049 W m⁻¹ K⁻¹),而且具有较高向内的 MIR 反射率和低的向外 MIR 发射率 (0.36)。在低发射率和低导热率的协同作用下,PU/Al HPFs 织物比传统的实心纤维织物以及多孔纤维织物具有更好的隔热性能。
▲ | 图 2. 纤维的传热机制 |
论文信息
Bioinspired hollow porous fibers with low emissivity and conductivity aluminum platelet skin for thermal insulation
Rongjun Hu, Lanlan Hou, Jingchong Liu, Zhimin Cui, Beibei Miao, Jie Bai, Xingkun Man, Nü Wang(王女,北京航空航天大学), Lei Jiang and Yong Zhao (赵勇,北京航空航天大学)
J. Mater. Chem. A, 2023, 11, 1704-1711
https://doi.org/10.1039/D2TA08558E
第一作者
北京航空航天大学
北京航空航天大学化学学院 2019 博士研究生,主要从事于人体湿、热管理面料研究工作。
通讯作者
北京航空航天大学
北京航空航天大学副教授,博士生导师。主要从事功能性微纳米纤维材料的制备及应用研究。
相关期刊
rsc.li/materials-a
J. Mater. Chem. A
| 2-年影响因子* | 14.511分 |
| 5-年影响因子* | 13.375分 |
| 最高 JCR 分区* | Q1 能源与燃料 |
| CiteScore 分† | 21分 |
| 中位一审周期‡ | 28 天 |
Journal of Materials Chemistry A、B 和 C 报道材料化学各领域的高质量理论或实验研究工作。这三本期刊发表的论文侧重于报道对材料及其性质的新理解、材料的新应用以及材料合成的新方法。Journal of Materials Chemistry A、B 和 C 的区别在于所报道材料的不同预期用途。粗略的划分是,Journal of Materials Chemistry A 报道材料在能源和可持续性方面的应用,Journal of Materials Chemistry B 报道材料在生物学和医学方面的应用,Journal of Materials Chemistry C 报道材料在光学、磁学和电子设备方面的应用。
Anders Hagfeldt