中科院大連化物所開發出高性能相變纖維織物

近日，中科院大連化物所氫能與先進材料研究部熱化學研究組（DNL1903組）史全研究員團隊、催化基礎國家重點實驗室二維材料化學與能源應用研究組（508組）吳忠帥研究員團隊和澳大利亞迪肯大學陳英教授團隊合作，在柔性纖維型相變材料研究方面取得新進展。合作團隊通過濕法紡絲和真空浸漬制備了柔性石墨烯—氮化硼纖維基的相變無紡布，并將其用于可穿戴人體熱管理器件中。該復合相變無紡布具有優異的柔韌性、儲熱能力、透氣性能，為智能可穿戴管理器件的研究提供了新思路。

相變儲能材料能夠在相對恒定的溫度下吸收和釋放大量相變潛熱，可作為熱能儲存和溫度控制介質應用于人體熱管理領域。然而，傳統相變材料固有的液態易泄漏、透氣性差以及固態剛性等特點，使相變儲能材料很難應用于可穿戴智能熱管理器件中。

在構筑柔性可穿戴型熱能存儲控溫器件工作中，史全團隊曾開發出多種制備方法，如化學合成制備本征柔性固—固相變膜（Energy Storage Mater.，2021）和刮涂復合法制備石墨烯基柔性相變膜（Chem. Eng. J.，2021）等。本工作中，為了進一步提升相變器件的透氣性能和儲能密度，在之前研究的基礎上，史全團隊結合吳忠帥團隊的石墨烯三維多孔組裝體的制備技術（ACS Nano， 2020；ACS Nano，2019；Nano Energy，2019；Energy Storage Mater.，2019；J. Am. Chem. Soc.，2012），以及利用陳英團隊在氮化硼納米片制備領域（Sci. Rep.，2016；Nat. Commun.， 2015）的獨特優勢，三個團隊合作提出了一種通過濕法紡絲方法制備高焓柔性相變無紡布的通用策略。該相變無紡布表現出206.0 J g-1的高焓值、優異的熱穩定性、1000次循環后焓值保持率仍達到97.6%的熱循環能力，以及超高的水蒸氣透過率，優于當前已報道的相變材料薄膜和纖維。此外，該相變無紡布可與口罩復合應用于人體可穿戴熱管理系統，能夠使人體保持在舒適的溫度范圍內，展現出可應用于人體可穿戴熱管理領域的潛力，為可穿戴智能織物的開發提供了新方向。

相關研究成果以“A Thermoregulatory Flexible Phase Change Nonwoven for All-Season High-Efficiency Wearable Thermal Management”為題，于近日發表在《納微快報》（Nano-Micro Letters）上。該工作的共同第一作者是我所DNL1903組博士研究生劉漢卿和508組副研究員周鋒。上述研究工作得到國家自然科學基金、我所創新基金等項目的資助。（文/圖 劉漢卿、周鋒）