在冬天的戶外活動中，服裝的保暖性和柔韌性至關(guān)重要。柔性可穿戴加熱器在維持人體保暖舒適性方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用，F(xiàn)有的柔性可穿戴加熱器大多需要依靠外部電源供電，能量轉(zhuǎn)換效率較低，造成能源浪費的同時，還會影響加熱效果和使用時長。部分加熱器還缺乏有效的溫度反饋機制，無法實時監(jiān)測溫度，導致使用者無法方便快捷地獲取溫度信息，從而引起由于局部溫度過高而導致皮膚燙傷等安全問題。此外，既保證柔性可穿戴加熱器具有良好的柔韌性以適應人體的各種動作和姿勢，又確保其在長期使用和反復拉伸、彎曲過程中保持性能穩(wěn)定和結(jié)構(gòu)完整仍存在挑戰(zhàn)。
圖 1 光熱變色織物制備工藝及應用
圖 3 輻照條件對光熱變色纖維的光熱轉(zhuǎn)換性能的影響
隨著PDA@PANI納米顆粒含量的增加，PDA@PANI光熱纖維逐漸由淺綠色變?yōu)槟G色；暴露在模擬太陽光下的光熱材料面積逐漸增大，宏觀上表現(xiàn)為PDA@PANI光熱纖維溫度的升高。即使 PDA@PANI納米顆粒含量為0.5 wt.%時，PDA@PANI光熱纖維與TPU纖維的溫差仍可達到15 ℃，其K/S值僅為0.49（淺色紡織品的K/S范圍為0.1-0.5），證明PDA@PANI光熱纖維具有淺色性和高效的光熱轉(zhuǎn)換性能（圖 2）。
圖 4 光熱變色纖維的可逆變色性能
基于PDA/PANI 納米粒子的顯著的光熱轉(zhuǎn)換性能，在模擬太陽光輻照下，光熱變色纖維的表面溫度隨之變化，從而觸發(fā)其可逆變色行為。隨著輻照時間的延長，光熱變色纖維的K/S值急劇下降；經(jīng)輻照60 s后，其K/S值從3.5降低到0.7，表明色深發(fā)生明顯降低，間接說明此時光熱變色纖維系統(tǒng)中由光吸收劑光熱轉(zhuǎn)換而產(chǎn)生的熱量高于溫敏變色染料發(fā)生變色所需的熱量（圖 4）；關(guān)閉光源后，伴隨著光熱轉(zhuǎn)換作用的減弱，光熱變色纖維能夠快速地從白色變回原始的紅色，表明其具有靈敏且高光學對比度的可逆變色性能。因此，通過建立輻照條件-表面溫度-顏色之間的響應關(guān)系，能夠?qū)崿F(xiàn)對光熱變色纖維溫度的實時監(jiān)測。
圖 6 光熱變色織物的應用
為了更直觀地探究光熱變色纖維在防寒保暖中的應用，將其織造成光熱變色彈性織物作為可穿戴加熱器穿戴在小熊身上（圖 6）。在600 W m-2的模擬太陽光下輻照600 s，小熊身上的光熱變色彈性織物呈現(xiàn)顯著的光熱轉(zhuǎn)換性能，平衡溫度達75.7 ℃（環(huán)境溫度，22.3 ℃），最大溫升為53.4 ℃。同時，光熱變色彈性織物依然保持靈敏且高光學對比度的可逆變色性能；光熱變色彈性織物維持良好的可拉伸性能，伸長率可達300%；揭示了通過濕法紡絲法制備光熱變色纖維的可行性，以及光熱變色彈性織物在溫度可視化紡織品和可穿戴加熱器等領(lǐng)域的應用。
原文鏈接：https://link.springer.com/article/10.1007/s42114-024-00994-4
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