近日，陕西科技大学生物质与功能材料研究所王学川、刘新华、岳欧阳等人报道了一种用于全季节可穿戴热管理的具有三明治结构的多功能 Janus天然皮肤。这种Janus型天然皮肤在无需额外能量输入的情况下便可在冷却和加热模式之间自由转换。此外，优异的非对称润湿性、阻燃性、导电性、焦耳加热、电磁屏蔽干扰和生理信号监测等多种附属功能也极大程度增加了其对复杂环境的适应性。在全季节可穿戴热管理、低碳出行和节能建筑家具领域表现出广阔的应用潜力及前景。相关研究成果发表于国际期刊Composites Part B上。
图1 SHRC-skin作用机理及功能
柔性可穿戴技术在健康监测、人机交互和传感等多种应用中展现出巨大潜力，近年来发展迅速。在此基础上，研究人员设计并制备了各种用于热管理的可穿戴织物，然而，仅具有单一的热管理性能并不能满足人们的需求。因此，迫切需要设计一种能在加热和冷却功能之间自由切换，具有温度调控功能的多功能织物，以实现全季节个人热管理。基于此，本研究以天然皮肤为基底，将传统喷涂技术与相转换法相结合，成功制备了一种具有三明治结构的多功能Janus型天然皮肤（SHRC-skin）。它具有太阳能加热和辐射冷却双重模式，辐射冷却模式下的太阳光反射率为~ 90.13%，发射率为~ 87.6%，太阳能加热下的光吸收率则为~ 89%。实际应用中，SHRC-skin无需额外的能量输入，只需要简单的翻转，即可在加热和冷却模式之间自由切换。
除热管理性能外，SHRC-皮肤还具有非对称润湿性、阻燃、焦耳加热、电磁屏蔽和生理信号监测等多种功能，这大大拓展了 SHRC-skin作为可穿戴材料的应用场景。总之，这种多功能Janus型天然皮肤具有可切换的加热和冷却功能以及一系列辅助功能，在全季节可穿戴热管理、低碳出行和节能建筑家具领域表现出广阔的应用潜力及前景。不仅为多场景下可穿戴材料的发展提供了新策略，也为开发尖端的多功能热管理织物提供了新思路。
图3 SHRC-skin不对称润湿性及光学性能表征
图4 SHRC-skin电磁屏蔽、焦耳加热及光热转换性能
图5 SHRC-skin在亚环境及户外实际应用中的热管理性能
相关成果以“Nano-Engineered Versatile Janus Natural-Skin with Sandwich Structure for Wearable All-Season Personal Thermal Management”为题发表在Composites Part B（DOI: 10.1016/j.compositesb.2024.111573）上。陕西科技大学博士生谢龙为本论文的第一作者。感谢感谢国家自然科学基金（2207081675、22278257），陕西重点研发计划项目（2022GY-272），中国博士后基金项目（2021M692000）等对本工作的大力支持！
原文链接
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1359836824003846?via%3Dihub
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