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[材料资讯] 俞建勇院士、覃小红在电纺微纳米纤维被动辐射 加热织物领域取得新进展

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发表于 2022-1-9 09:00:02 | 显示全部楼层 |阅读模式
近日,我校俞建勇院士、覃小红教授团队在电纺微纳米纤维被动辐射加热织物领域取得重要进展,相关成果分别以“通过有色纳米纤维调节体表红外辐射实现高效被动辐射加热纺织品”(Tailoring body surface infrared radiation behavior through colored nanofibers for efficient passive radiative heating textiles)为题发表于《化学工程期刊》(Chemical Engineering Journal)。东华大学为第一署名单位,论文第一作者为纺织学院博士生李向顺,通讯作者为覃小红教授、季东晓特聘研究员。

电纺微纳米纤维

电纺微纳米纤维
图1. (a) NanoPAN/Ag 被动辐射加热纺织品的制造过程示意图。(b)棉纺织品和NanoPAN/Ag 纺织品的个人热管理机制。

电纺微纳米纤维

电纺微纳米纤维
图2. (a) 使用太阳模拟器进行热测量示意图。(b)在室外条件下测得的纺织品辐射温度和蓄热能力。(c)在室内条件下测得的纺织品辐射温度和蓄热能力。 (d) NanoPAN/Ag 织物和棉织物的厚度比较。(e) 分别对人体裸露皮肤和覆盖有彩色 NanoPAN/Ag 纺织品和棉织物的皮肤进行热成像。
        保持体温是维持人体功能正常运行的基本需求。开发高效节能并能精准加热人体的供暖材料对于缓解能源危机和气候变暖具有重要意义。红外热辐射是人体热量损失的最主要形式。传统纺织品的红外发射率高,比如,棉花不可避免地以中红外的形式辐射出人体 50% 以上的热量。被动辐射加热织物可以通过控制织物的红外发射率减少红外热辐射损失,并通过进一步增强人体的红外反射率实现零能耗的人体被动辐射加热。然而,由于户外环境和气温等影响因素的不可控,单一的被动辐射加热模式无法满足人体在复杂环境下的加热需求。
        近期,研究团队通过静电纺丝-溶剂浸渍-涂层复合技术构建了颜色深度可调的彩色纳米纤维/银(NanoPAN/Ag)被动辐射加热织物。团队揭示了微纳米纤维的低红外发射率,并通过银涂层提高被动辐射加热纺织品的红外反射率。优化的彩色NanoPAN/Ag被动辐射加热纺织品具有15%的低中红外发射率和80%的高中红外反射率,同时实现了50%的高太阳能利用率,展示了卓越的红外加热性能。此外,纳米纤维的使用赋予了NanoPAN/Ag纺织品优异的穿着舒适性(图1)。辐射热结果显示NanoPAN/Ag纺织品在14℃的寒冷环境温度下可将人体温度保持在33-35℃,而在使用染色棉织物的情况下,体温会降至33℃以下,因此NanoPAN/Ag纺织品在红外热管理纺织品中具有巨大的实际应用潜力(图2)。


       文章来源:东华大学
       覃小红,女,1977年4月出生,中共党员,博士,东华大学纺织学院副院长、教授,博士生导师。从事多维度微纳米纤维集合体介质诱导成形理论与技术产业化的研究。2008 年获全国优秀博士学位论文,2016 年入选首批“长江学者奖励计划”青年学者,并入选教育部新世纪人才计划、霍英东基金,上海市曙光学者、科技启明星等多项人才计划。主持国家十一五、十二五科技支撑、国家重点研发项目子课题,主持上海市教委创新计划重大项目、国家自然科学基金(6 项)等项目40 余项。获2014、2019年中国纺织工业联合会科学技术一等奖。2016 年获中国纺织青年科技奖,2017 年入选上海市优秀技术带头人、2018 年入选中国纺织学术带头人。2016年3月,获“上海市巾帼创新新秀奖”,同时被授予“上海市三八红旗手”称号。目前为《International Journal of Polymer Science》、《Fibers and Polymers》,《ISRN Nanomaterials》等期刊编委。发表SCI 论文104 篇,总他引1541 次,单篇最高他引234 次。主编部委级规划教材3 部。获授权国家专利51 项,其中24 项分为两个专利群成功转化实施。
         俞建勇,1964年5月出生。中国工程院院士,东华大学教授,博士生导师。1991年中国纺织大学研究生毕业,获博士学位。长期致力于纺织材料领域的科研与教学,在天然纤维资源开发、化学纤维创制应用、新型结构纱线、纺织复合材料和纺织功能材料等方面开展系列研究工作。突破黄麻纤维精细化与制品加工关键技术,推动天然纤维资源的深度开发与利用;攻克竹浆纤维制造及其产品应用关键技术,促进生物质纤维的产业化发展;研发新型环锭集聚纺技术及加工系统,提升产品高端化发展水平;研发特种纺织复合结构及其成形关键技术,成功应用于新型战略武器系统发展并起到重要作用。获国家技术发明二等奖2项,获国家科技进步二等奖2项;合著书籍3部;发表论文400余篇;授权国家发明专利100多项;指导研究生100余名。

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