
天冷加衣天热脱衣是每个人都知道的生活常识。试想一个场景,如果可以制造出利用太阳能,在高温下制冷,在低温时保暖的衣服,那将是一件非常有意思的事。
近日,国际顶级期刊Science以题为“Self-sustaining personal all-day thermoregulatory clothing using only sunlight(仅用太阳光驱动的全天候自持续人体热管理衣物)”在线发表南开大学的一种柔性且可持续的个人体温调节衣物系统的研究成果,让这个想法成为现实。
他们首先设计制备了柔性太阳能电池模块(OPV)和柔性电热(EC)管理模块,并将两者有机地集成起来,制成了一种新型的柔性可穿戴的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,并且让人体可以生活的环境温度区间获得了三倍以上的提升。
后续的研究结果表明,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,可以将太阳光的能量用于驱动高效的电热管理器件,从而使人体热舒适区从22-28°C扩展到12.5-37.6°C,同时能耗低、效率高,只需12小时的太阳光能量输入,便可实现24小时可控和双模式体温调节,并且结构简单、设计紧凑、效率高,仅以太阳光作为唯一能源,适应性极强。
同时,这种新型太阳能热管理系统还可以充分发挥有机太阳能电池和电热管理器件的柔性特征,将其集成使用于适宜人类穿着的衣物上,既智能又不会影响皮肤的穿着体验。
该项研究成果在极端温度调节方面展现出极大的应用前景。

文章中柔性电热管理模块中使用的单壁碳纳米管(XFS07)来自先丰纳米,主要用作搭建导电网络。
文章名称:Self-sustaining personal all-day thermoregulatory clothing using only sunlight
链接:DOI: 10.1126/science.adj3654

碳纳米管除了应用在柔性可穿戴设备外,在新型传感器应用中也取得了重要进展。
近日,期刊Advanced Materials报道了一种新型传感器可直达羊水内部,对羊水里面的生物化学成分进行实时监测,具有优异的灵敏性、安全性、稳定性和选择性,或有望代替B超。
在该工作中,纤维传感器由多信号响应纤维芯和修复性凝胶鞘组成。通过在碳纳米管纤维电极上沉积功能材料制备响应纤维,监测不同信号的纤维被进一步加捻构成多信号响应纤维芯。在修复性凝胶鞘的作用下,该纤维传感器在植入到大鼠体内后可实现与羊膜的无缝粘附且应力分布均匀。在植入7天后,附着力达到了250Nm-1,且无羊水渗漏现象发生。
此外,研究人员通过一系列实验证明了该纤维传感器具有优异的响应性能和高生物相容性,当妊娠期突发疾病时,传感器可实时监测到羊水中的生化异常并发出预警,极大改善了胎儿的存活率和发育状况。
该方法对于妊娠疾病的早期预警和改善胎儿的存活率和发育方面具有重要价值。

文中使用的碳纳米管和金纳米颗粒来自先丰纳米,碳纳米管用来合成葡萄糖传感纤维,金纳米颗粒用来合成一氧化氮传感纤维。
文章名称:Interface-Stabilized Fiber Sensor for Real-Time Monitoring of Amniotic Fluid during Pregnancy
链接:DOI:10.1002/adma.202307726
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