北卡罗来纳州立大学研究人员报告称，纳米技术“薄膜”可能会催生下一代智能织物

罗利 – 由微小碳纳米管（CNT）制成的薄膜可能是开发可根据穿着者需要加热或冷却的服装的关键材料。新的北卡罗来纳州立大学 学习 研究发现，碳纳米管薄膜具有热、电和物理特性，使其成为下一代智能织物的有吸引力的候选者。

研究人员还能够优化材料的热性能和电性能，使材料即使暴露在空气中数周也能保持其理想的性能。此外，这些特性是通过相对简单的工艺实现的，不需要过高的温度。

“许多研究人员正在尝试开发一种无毒且廉价的材料，但同时可以有效地加热和冷却，”说 图沙尔·戈什，该研究的共同通讯作者。 “如果使用得当，碳纳米管是安全的，而且我们使用的形式相对而言也很便宜。因此，它可能是一种更实惠的热电材料，可以贴近皮肤使用。” Ghosh 是北卡罗来纳州立大学威尔逊纺织学院的 William A. Klopman 杰出纺织教授。

“我们希望将这种材料融入到织物本身中，”说 科尼·查特吉，该研究的第一作者和博士学位。北卡罗来纳州立大学的学生。 “目前，对可调节温度的服装的研究主要集中在将刚性材料集成到织物中，而市场上的商用可穿戴热电设备也不灵活。”

查特吉说，为了给佩戴者降温，碳纳米管具有在施加外部电流源时可以将热量从身体上带走的特性。

“把它想象成一层薄膜，一侧具有冷却特性，另一侧具有加热特性，”戈什说。

研究人员测量了材料的导电能力、导热性，或者热量穿过材料的难易程度。

最重要的发现之一是该材料的导热率相对较低，这意味着热量在离开身体后不会轻易传回佩戴者身上以冷却身体。这也意味着，如果使用这种材料来给穿着者取暖，热量会随着电流流向身体，而不会传回到大气中。

通过与实验室的合作，研究人员能够准确测量材料的导热率 刘军，北卡罗来纳州立大学机械与航空航天工程助理教授。研究人员使用特殊的实验设计来更准确地测量材料在电流在材料内移动方向上的热导率。

“你必须在同一方向上测量每个属性，才能对材料的性能做出合理的估计，”该研究的共同通讯作者刘说。 “这不是一件容易的事；这是非常具有挑战性的，但我们开发了一种测量方法，特别是对于柔性薄膜。”

研究小组还测量了该材料利用两种环境之间的温度差或热梯度发电的能力。研究人员表示，他们可以利用这一点来加热、冷却或为小型电子设备供电。

刘说，虽然这些热电特性很重要，但他们找到一种柔韧、在空气中稳定且制造相对简单的材料也很关键。

“这篇论文的重点不是我们实现了最好的热电性能，”刘说。 “我们取得了一些成果，可以用作易于制造的柔性电子软材料。这种材料很容易制备，也很容易实现这些特性。”

最终，他们对该项目的愿景是设计一种智能织物，可以为穿着者加热和冷却，并收集能量。他们相信智能服装可以帮助减少能源消耗。

“你可以加热或冷却身体周围的个人空间，而不是加热或冷却整个住宅或空间，”戈什说。 “如果我们能够将恒温器调低一两度，就可以节省大量能源。”

论文《柔性室温可加工掺杂碳纳米管薄膜的面内热电性能》发表在该杂志上 ACS应用能源材料。该论文由 Ankit Negi 和 Kyunghoon Kim 博士共同撰写。北卡罗来纳州立大学的学生。该研究得到了国家科学基金会（拨款 1943813 和 1622451）以及北卡罗来纳州校长创新基金的支持。

(C) 北卡罗来纳州立大学

原帖作者： WRAL 技术线