在寒冷环境中使人体保持在舒适的温度范围对于维持正常的生产活动和预防与寒冷相关的疾病至关重要。通常情况下人们选择穿着服装来减少热量流失，但传统纺织品的保暖效果有限，只能通过热对流和热传导来减少人体的热量散失。在室内环境中，一般通过空调或燃料来供暖，这需要加热整个建筑空间，造成大量不必要的能源浪费。而对于室外空间来说，广阔的开放空间和波动的环境温度使得人们必须穿着厚重的衣服用以抵御恶劣的气候，而这会给户外活动带来诸多不便。值得关注的是，基于纺织品的个人热管理（PTM）设备不仅能够精准有效地加热人体，保证热舒适度，还能够降低能耗，是一种很有前景的体温调节方案。
近年来，四川大学高分子研究所吴宏教授和郭少云教授团队在多功能个人热管理领域进行了一系列探索与研究。受贻贝粘附和荷叶表面的启发，通过依次沉积类黑色素聚多巴胺（PDA）和浸涂聚二甲基硅氧烷（PDMS）/疏水气相二氧化硅（SiO2）开发出了具有分层结构的超疏水光热涂层，涂覆超疏水光热涂层的棉织物具有出色的光热转换性能以及坚韧的超疏水性，在自清洁个人热管理和防/除冰领域展现出巨大的应用潜力。此外，涂层优异的紫外线屏蔽性能使得其在太阳能驱动的应用中能够为使用者提供充分的保护（ACS Appl. Mater. Interfaces 2023, 15, 2, 3522-3533, ESI高被引论文）。在前期超疏水光热涂层的研究基础上，启发于生物矿化过程，在芳纶（AF）织物上首先原位沉积PDA涂层，以PDA作为中间层，通过鳌合铜离子提供生长位点原位生长了致密且连续的硫化铜（CuS）纳米阵列，制得了基于CuS的多功能纺织品。该多功能纺织品表现出优异的太阳光和焦耳加热性能，在低能量输入的情况下也能够有效地为人体供暖。同时，纺织品降低的红外线（IR）发射率减少了热辐射损失，抑制了人体向外界环境的热耗散。多功能纺织品还集成了出色的电磁屏蔽、紫外线防护、阻燃和抗菌性能，且机械稳定性良好，使得涂层织物能够在复杂环境下长期高效地运行（Small 2023, 2307873）。
图1 多功能纺织品示意图
图2 “静电-配位”策略示意图及涂层结构
图3 多功能纺织品的主/被动加热性能
图4 实际环境中多功能纺织品的多模驱动加热性能
图5 多功能纺织品的电磁屏蔽、紫外防护及光动力抗菌性能
图6 多功能纺织品的阻燃性能
研究团队链接：http://gsy.scu.edu.cn/
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.148258
