南開大學(xué)化學(xué)學(xué)院陳永勝教授、材料科學(xué)與工程學(xué)院馬儒軍教授、化學(xué)學(xué)院劉永勝教授科研團(tuán)隊(duì)在日?？纱┐黧w溫調(diào)節(jié)服裝研究領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展，團(tuán)隊(duì)研發(fā)出僅用太陽光驅(qū)動(dòng)的全天候自持續(xù)人體熱管理衣物。12月15日，國(guó)際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》在線發(fā)表了其研究成果。

南開大學(xué)陳永勝教授科研團(tuán)隊(duì)合照。南開大學(xué)供圖

在晝夜溫差極大或生存環(huán)境惡劣的地區(qū)，如何安全、便捷、高效地利用衣物讓體溫保持在舒適的溫度區(qū)間，是否能夠開發(fā)一種如宇航服般使人體保持在舒適溫度范圍內(nèi)的日常可穿戴體溫調(diào)節(jié)服裝，是人們不斷追求但又極具挑戰(zhàn)性的目標(biāo)。

南開大學(xué)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)、制備了一種柔性且可持續(xù)的個(gè)人體溫調(diào)節(jié)衣物系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠根據(jù)各種極端復(fù)雜的環(huán)境溫度變化快速響應(yīng)，通過柔性太陽能器件，將太陽光的能量用于驅(qū)動(dòng)高效的電卡熱管理器件，使人體熱舒適區(qū)從22-28°C擴(kuò)展到12.5-37.6°C，同時(shí)能耗低、效率高，只需12小時(shí)的太陽光能量輸入，便可實(shí)現(xiàn)24小時(shí)可控和雙模式體溫調(diào)節(jié)，具有很強(qiáng)的自適應(yīng)能力。

“如果可以實(shí)現(xiàn)在太陽下制冷，在黑夜里保暖，并且可以利用無限和無處不在的太陽能來實(shí)現(xiàn)上述全天候和自持續(xù)的人體熱管理，我們?nèi)祟惖纳婵臻g將獲得極大的擴(kuò)展?！标愑绖僬f。

基于團(tuán)隊(duì)前期在柔性太陽能、電卡以及熱管理等方面取得的已有進(jìn)展(Science2018,361,1094-1098；Science2017,357,1130-1134)，他們?cè)O(shè)計(jì)制備了柔性太陽能電池模塊和柔性電卡熱管理模塊，并將兩者有機(jī)地集成起來，制成了一種新型的柔性可穿戴的主動(dòng)性太陽能熱管理系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)了雙向主動(dòng)的人體熱管理，使人體在太陽光(高溫)下實(shí)現(xiàn)降溫，在黑暗(低溫)中實(shí)現(xiàn)保暖，人體可以生活的環(huán)境溫度區(qū)間獲得了三倍以上的提升。

據(jù)介紹，這種新型太陽能熱管理系統(tǒng)還可以充分發(fā)揮有機(jī)太陽能電池和電卡熱管理器件的柔性特征，將其集成使用于適宜人類穿著的衣物上，既智能又不會(huì)影響皮膚的穿著體驗(yàn)。