【材料】ACS Mater. Lett.┃贮存太阳能的同轴湿纺蚕丝- 大数跨境

X-MOL资讯

2020-07-20

导读：香港理工大学费宾博士团队结合其前期工作基础，报道了一种简易的光储能光传能的能量管理纤维新思路。

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英文原题：Solar Energy Storage Silks via Coaxial Wet Spinning

通讯作者：费宾, The Hong Kong Polytechnic University

作者：Pui Fai Ng（吴佩徽）, Jiachuan Hua（华嘉川）, Chang Liu （刘唱）, Yidi Wang（王一迪）, Rong Yin（尹荣）, and Bin Fei（费宾）

服装纤维与环境中各种能量的射线相互作用，成为当前个体能源管理策略的研究热点。有课题组从光线的反射与吸收的角度进行了纤维材料与结构上的设计和调控，把能量管理纤维带到了客观理性的研究阶段。从能源的层面上考虑，太阳能电池产业进入了可持续发展的阶段，但是与服用纤维的结合还有很多问题要克服。能否跳过光电转换和电子电路的柔性化，直接以光作为储能和传能的介质设计最简化的原型？

近日，香港理工大学费宾博士团队结合其前期工作基础，报道了一种简易的光储能光传能的能量管理纤维新思路。如图1所示，在同轴湿纺制备的蚕丝纤维中，芯层负载了长余辉荧光微粉支持储能及延迟释放，皮层涂敷了荧光量子点将可见光转换成近红外光穿透表皮。由此日间的太阳能可以被储存，在夜间被持续释放并转换成易穿透人体表皮的近红外光直达血液循环系统。

图1. 同轴湿纺蚕丝的光储能原理

早在2011年，该课题组便开始聚焦于皮芯结构的纤维平台，发展调控及感应伽马射线、X-射线、紫外光、可见光及红外光的特种纤维。近年来受到人体诊疗领域的近红外光应用和太阳能可持续利用研究的启发，该课题组瞄准人体表皮的近红外窗口，把纤维光源的能量传递延伸到表皮以下的血液循环系统，提升光能利用效率（图2）。基于长余辉粉体的光能延迟释放性质，这种近红外波段的能源输送可以在黑暗环境中持续，减弱日夜交替大幅环境温差给人体带来的负面影响，尤其有助于干燥的沙漠地区用户。

图2. 储能蚕丝的荧光发射透皮（不同厚度）测试和所得光谱

在初试样品里，选择近期发展的同轴湿纺蚕丝载体，把稀土掺杂的铝酸锶微米颗粒嵌入内层，有较好生物安全性的硫化银量子点包覆在外层。在无光环境中，激发过的纤维也能持续发射绿光（492 nm）和近红外光（986 nm），超过10小时以上。对短时间激发的纤维样品，在暗室里可以用高精度温度探针测出该纤维平纹布比未激发样品高出0.005摄氏度。这种纤维的光学性质在各种常见压力、湿度和水洗条件下都能保持稳定持久。目前近红外荧光转换效率比较低，但是随着新型荧光材料的发展，这一新结构的性能还有很大的提升空间。