隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等新興產(chǎn)業(yè)和先進學(xué)科的蓬勃發(fā)展，紡織品的用途不再局限于安全保護、保暖和美觀，將傳統(tǒng)功能與智能化、信息化相融合，才能順應(yīng)時代要求。

記者近日從云南大學(xué)材料與能源學(xué)院了解到，該院研究人員開發(fā)了一種可洗、透氣、柔性的可穿戴織物，集戶外人體溫度調(diào)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(tǒng)可穿戴電子設(shè)備依靠外源供電、功能單一以及靈敏度較低等問題，為實現(xiàn)多功能集成可穿戴設(shè)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(tǒng)、納米機器人等領(lǐng)域也展現(xiàn)出了潛在的應(yīng)用價值。相關(guān)成果已發(fā)表在國際知名能源期刊《納米能源》上。

“隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等新興產(chǎn)業(yè)和先進學(xué)科的蓬勃發(fā)展，紡織品的用途不再局限于安全保護、保暖和美觀，將傳統(tǒng)功能與智能化、信息化相融合，才能順應(yīng)時代要求。”云南大學(xué)材料與能源學(xué)院萬艷芬副教授告訴科技日報記者，電子元件與傳統(tǒng)紡織品的結(jié)合催生了智能紡織品或電子紡織品的出現(xiàn)，而賦予傳統(tǒng)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(shè)備未來的發(fā)展方向。

為解決可穿戴織物的個人熱管理及能量供應(yīng)等問題，萬艷芬團隊近期開發(fā)了混合了炭黑納米顆?；蜮佀徜^納米顆粒且具有溫度調(diào)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(jié)構(gòu)和光學(xué)特性的調(diào)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(xiàn)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(diào)控人體熱輻射透過率以及太陽光的吸收與反射來實現(xiàn)溫度調(diào)控的。”萬艷芬說，在環(huán)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(zhuǎn)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(dāng)環(huán)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(zhuǎn)化為電能的裝置)，可以將納米織物和模擬皮膚之間產(chǎn)生的溫度差轉(zhuǎn)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(shè)備供電。”萬艷芬表示。

此外，萬艷芬團隊還創(chuàng)新性地將摩擦納米發(fā)電機與智能織物材料相結(jié)合，人體穿戴納米織物后，摩擦納米發(fā)電機可以通過人體在運動過程中的摩擦起電效應(yīng)與靜電感應(yīng)耦合的原理進行發(fā)電。萬艷芬說：“摩擦納米發(fā)電機既可進行發(fā)電，也可利用自己輸出的電信號作為傳感信號進行自驅(qū)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(yīng)用的潛力，它推動了個人熱管理、能量轉(zhuǎn)化和自供電傳感技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用的進步。”她說。

關(guān)鍵詞： 新一代可穿戴電子設(shè)備 集智能控溫與自供電傳感于一身 電子紡織品 納米材料結(jié)構(gòu)