为了改善人体热舒适性并减少建筑物采暖和制冷的能耗,强调人体及其周围环境能量管理的个人热管理正在成为一种非常具有前景的解决方案。纺织品是人体与外界环境之间的界面,在人体与外界环境的热交换中起着重要的作用。人们正在发明和开发先进的纺织品,以有效地调节人体与周围环境之间的热交换。然而,长期以来,纺织品对个人热管理的研究一直没有得到足够的重视。近年来,高性能纺织品得到较大的发展,有一些已经可以较好地控制人体散热,为提高人体热舒适度和降低建筑能耗提供了有效途径。
有鉴于此,斯坦福大学崔屹教授等人,讨论了高性能纺织品在个人热管理方面的最新进展(主要是在学术界),包括材料设计、织物性能、基本原理和对能源的影响。
本文要点
1)首先回顾了用于个人热管理的高级纺织品的最新进展及其在能源效率中的意义。主要讨论了以被动控制人体散热途径为目标的工程特性纺织品,主动增温/降温纺织品,以及根据外界刺激提供适应性个人热管理能力的响应纺织品,最后提出了该领域面临的重要挑战和未来的发展机遇展望。
2)尽管该领域发展迅速,但挑战与机遇并存。首先,需要填补实验室规模的概念验证演示与实际应用和商业化之间的差距。除热管理功能外,还应考虑纺织品的耐磨性:它们能否为人体提供舒适的透气性?在实际使用过程中,它们能否获得合适的机械强度和触感,从而穿着舒适?用于新型纺织品的材料是否对人体具有生物相容性和安全性?经过正常的洗涤过程多次后,它们能否在各个方面保持其性能?还应考虑纺织品的可扩展性:对于大规模工业生产而言,这些材料是否够用且具有成本效益?制造过程是否简单且适合当前可用的制造设施?是否可以根据制造商和服装制造商的意愿将其颜色和样式用于时尚目的?新开发的材料是否环保且易于回收?等等
3)此外,可将用于个人热管理的高级纺织品与柔性电子设备和能量收集设备集成在一起,以实现具有多种功能的下一代智能纺织品,这些功能包括热舒适性,传感,计算,电子控制和自供电。先进的个人热管理纺织品也可能为电子设备提供增强的散热解决方案,有利于整个系统的稳定和高效运行。
总之,该工作有助于研究人员全面了解该领域的最新进展,并进一步促进该领域在不久的将来取得更多的重大突破。
参考文献:
YucanPeng et al. Advanced Textiles for Personal Thermal Management and Energy. Joule, 2020.
DOI: 10.1016/j.joule.2020.02.011
https://doi.org/10.1016/j.joule.2020.02.011

