我科研人員制備出全天候人體熱管理系統

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近日，國際期刊《科學》在線發表了南開大學科研團隊的最新研究成果——僅用太陽光驅動的全天候自持續人體熱管理衣物。由南開大學化學學院教授陳永勝、材料科學與工程學院教授馬儒軍、化學學院教授劉永勝組成的科研團隊，設計、制備了一種柔性且可持續的個人體溫調節系統。

　　該系統能夠對各種極端復雜環境下的溫度變化進行快速響應。通過柔性太陽能器件，系統可用太陽光的能量驅動高效的電卡熱管理器件，使人體熱舒適區從22℃—28℃擴展到12.5℃—37.6℃。它還具有能耗低、效率高的特點，只需12小時的太陽光能量輸入，便可實現24小時的可控和雙模式體溫調節。

　　相對恒定的體溫是維持人體正常生命活動的重要條件之一。服裝在調節人體體溫、保持人體熱舒適度方面發揮著重要作用。在晝夜溫差極大或生存環境惡劣的地區，如何安全、便捷、高效地利用衣物讓體溫保持在適宜的溫度區間是一項值得研究的課題。

　　近年來，研究人員已開發出多種體溫調節系統。但是由于這些體溫調節系統存在能耗較高、效率較低等問題，在沒有額外能量輸入的情況下，無法長時間運轉。而且其有限的能量供應，不能支撐全天候和自持續的熱管理調節。

　　“如果可以實現在烈日下制冷，在寒夜里保暖，并且可以利用無處不在的太陽能來實現上述全天候和自持續的人體熱管理，人類的生存空間將獲得極大的擴展。”陳永勝說。

　　研究團隊基于前期在柔性太陽能、電卡以及熱管理等方面取得的進展，研究設計制備了柔性太陽能電池模塊和柔性電卡熱管理模塊。研究人員將兩者有機地集成起來，制成了一種新型柔性可穿戴的主動性太陽能熱管理系統，從而實現了雙向主動的人體熱管理。使人體在太陽光（高溫）下實現降溫，在黑暗（低溫）中實現保暖，人可以生活的環境溫度區間獲得了3倍以上提升。

　　同時，這種新型太陽能熱管理系統還可以充分發揮有機太陽能電池和電卡熱管理器件的柔性特征。將其用于衣物上，又不會影響穿著體驗。

　　此外，團隊還基于前期在有機太陽能和電卡等方面積累的研究，開發了高效且具有主動性的雙向人體柔性熱管理系統。這一管理系統在體溫調節領域展現了潛在的應用前景，但也有一些重要科學和技術問題有待解決，比如進一步提升能源效率，如何研發更高效率的太陽能材料器件與電卡材料器件，如何優化集成的器件結構等。

　　陳永勝表示：“我們將進一步優化提升體溫調節系統性能，為提高人類在極地、太空等極端惡劣環境中的生存質量作出更多的貢獻。”（記者陳曦 通訊員李享）

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