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个人热管理(Personal Thermal Management)

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随着可穿戴电子设备和智能纺织品的出现,节能需求和多样化的个人体温调节需求使得个人热量管理(Personal Thermal Management,PTM技术再次兴起。PTM,包括个人冷却、加热、绝缘和温度调节,比传统的人体空气/液体冷却服装更加灵活和广泛。为了提高人体热舒适,降低采暖和制冷的能耗,强调人体及其所在环境的能量管理——个人热管理是一个很有前途的解决方案。

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来自华中科技大学的胡润,罗小兵研究团队,近期在Advanced Energy Materials 上发表综述文章《Emerging Materials and Strategies for Personal Thermal Management》,概述了近年在PTM领域新的先进材料和策略,当前的技术状态和该领域的发展前景。DOI: 10.1002/aenm.201903921

在讨论热舒适基本概念的基础上,文中首先简要介绍了三种传统的PTM策略:

1、Personal-Cooling Garment(PCG),主要包括风冷服装和水冷服装;

2、Personal-Heating Garment (PHG, 主要包括电加热服装和化学加热服装;

3、Phase-Change Thermoregulation Garment (PTG),主要是使用冰、干冰、石蜡、十六烷等相变材料。


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随后出现了将PTM与纺织品相结合的新兴策略,在温度调节性能和可穿戴性(透气性、可洗性、可拉伸性和可裁剪性)之间进行权衡。主要集中在两个方面,一是针对人体辐射和传导传热的被动方案,如冷却/加热织物、机制织物冷却/加热、有色纺织品、动态纺织品、PCM-纤维基纺织品、金属纳米纤维杂化薄膜/纺织品、石墨烯及碳基材料及汗液管理纺织品等;二是新型有源器件,特别是基于固态机制的新型有源器件,如分布式PCM和热电器件,由于其结构紧凑,受到越来越多的关注。

近十年来在PTM领域取得的所有重大进展都显著地推进了PTM的概念和策略,本文有助于大家了解其现状,理解其机制,并为更好的未来进行探索。

此外来自斯坦福大学的崔屹研究团队,在Joule上发表综述文章《Advanced Textiles for Personal Thermal Management and Energy》,文章综述了近年来在学术界,先进的纺织品在个人热管理方面的最新进展,及在能源效率方面的重要意义。(https://doi.org/10.1016/j.joule.2020.02.011)


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为了有效地调节人体与其周围环境之间的热交换,先进的纺织品正在被发明和开发。

纺织品作为人体与外界环境的界面,在人体与外界环境的热交换中起着重要的作用。近年来,基于个人热管理的先进纺织品研究越来越被研究者重视,更好地控制人体散热,是实现人体热舒适和降低建筑能耗的有效节能途径。

文中主要介绍材料设计、织物性能、基本原理和对能源的影响;讨论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。并展望了先进纺织品在个人热管理方面所面临的挑战和未来发展机遇。


信息来源:互联网

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