熱管理系統(tǒng)能夠實現(xiàn)快速的熱供應和按需的溫度調節(jié)，對于人們的日常活動和工業(yè)生產有著至關重要的作用。然而傳統(tǒng)的電熱器件在進行熱供應時，往往產生過強的熱量，這些熱量不僅會對受熱對象造成嚴重的熱損傷，且在斷電后將迅速耗散，從而造成不必要的能量損失。尤其在面臨戶外極寒天氣時，這些器件由于不具備持續(xù)的供熱效果而需要外部能源的不間斷供應。因此，如何設計一種可穿戴器件，以實現(xiàn)一套舒適供熱并長期保溫的熱管理系統(tǒng)，對人們的生活、醫(yī)療以及極端環(huán)境下的作業(yè)都有重要意義。
圖1. 非對稱導電芳綸復合材料的制備過程和熱管理機制
圖2. 導電芳綸復合材料的形貌表征、熱學性能和電學性能
圖3. 導電芳綸復合材料的電加熱和被動保溫性能
圖4. 導電芳綸復合材料的持久熱供應演示
圖5. 導電芳綸復合材料的紅外隱身和隱蔽式熱管理
由于銀納米線電子皮膚在紅外波段具有較低的發(fā)射率（0.064~0.315）（圖5c），導電芳綸復合材料的正面能夠對人體進行紅外屏蔽（圖5d-e），且能夠在極寒和高溫環(huán)境中對軍用車輛進行紅外隱身。基于電子皮膚的焦耳熱效應，該復合材料還可以在電加熱情況下隱蔽自身的高溫信息（圖5h）。通過這種隱蔽式的熱管理，在信息戰(zhàn)中，士兵有望在得到熱治療的同時躲避敵方的熱偵查，從而保障個人安全。
綜上所述，該工作通過設計Janus傳熱結構實現(xiàn)了導電芳綸復合材料的舒適和長效的熱管理能力，有望在極寒環(huán)境中保證人體的正常熱供應并減少熱損失。得益于電子皮膚的低紅外發(fā)射率，該復合材料還巧妙地實現(xiàn)了熱供應和熱隱身的雙重效果，能夠對戰(zhàn)時的人員提供隱蔽式的熱治療。
原文鏈接：Jianpeng Wu, Yu Wang, Pingan Song, Min Sang, Ziyang Fan, Yunqi Xu, Xinyi Wang, Shuai Liu, Zimu Li, Shouhu Xuan, Ken Cham-Fai Leung, and Xinglong Gong. Asymmetric Aramid Aerogel Composite with Durable and Covert Thermal Management via Janus Heat Transfer Structure. Nano Letters 2024.
https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.4c03652
