日前，鄭州大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院在輻射加熱與個(gè)人熱管理材料領(lǐng)域取得新進(jìn)展。相關(guān)成果以“Ti3C2Tx MXene-Decorated Nanoporous Polyethylene Textile for Passive and Active Personal Precision Heating”為題發(fā)表在材料領(lǐng)域頂級期刊《ACS Nano》上。2019級碩士研究生石夢科為第一作者，王建峰副教授和王萬杰教授為共同通訊作者，鄭州大學(xué)為唯一通訊單位。

通過加熱供暖使人體溫度保持相對恒定對于人體熱舒適以及各種人體功能的正常運(yùn)行至關(guān)重要。目前，室內(nèi)供暖耗能約占全球能源消耗的47%。但傳統(tǒng)的加熱供暖形式（空調(diào)、集中供暖、燃煤取暖）能耗高且能源利用率低，大量能源浪費(fèi)在加熱無生命特征的空間和物體上，加劇了全球能源危機(jī)和氣候變暖。開發(fā)高效節(jié)能并能精準(zhǔn)加熱人體的供暖系統(tǒng)和材料對于緩解能源危機(jī)和氣候變暖具有重要意義。本研究將具有紅外低發(fā)射率特性的Ti3C2Tx MXene修飾在納米多孔聚乙烯（nanoPE）織物表面，實(shí)現(xiàn)了零能耗的被動(dòng)輻射加熱模式、節(jié)能的太陽能加熱模式和補(bǔ)償型焦耳加熱模式的系統(tǒng)集成，展示了一種高效節(jié)能的全天候個(gè)人精準(zhǔn)加熱策略。厚度為12 μm的MXene/nanoPE復(fù)合織物在7-14 μm的紅外發(fā)射率僅為0.176，賦予其優(yōu)異的室內(nèi)被動(dòng)輻射加熱性能，與厚度為576 μm的傳統(tǒng)棉織物相比加熱溫度提高了4.9 ℃。同時(shí)，由于MXene具有較高的光熱轉(zhuǎn)換效率和電導(dǎo)率，MXene/nanoPE復(fù)合織物的室外光加熱溫度和電加熱溫度分別達(dá)到73.5 ℃和55 ℃（5V），且這三種加熱模式可以輕松切換或任意組合，使得MXene/nanoPE織物能夠在室內(nèi)/室外、白天/夜晚、晴天/陰天等多種場景下精準(zhǔn)加熱人體。此外，MXene/nanoPE織物還表現(xiàn)出優(yōu)異的可穿戴性能，包括機(jī)械強(qiáng)度、透氣性、防風(fēng)能力、阻燃性、電磁屏蔽、抗菌、速干等，展示了其在個(gè)人精準(zhǔn)熱管理領(lǐng)域的巨大應(yīng)用前景。

該研究得到國家自然科學(xué)基金、中國博士后特別資助/面上基金、河南省重點(diǎn)研發(fā)與推廣專項(xiàng)等項(xiàng)目資助。

全文鏈接：https://doi.org/10.1021/acsnano.1c00903