正常情況下，人體大約50%的熱量損失是通過向外輻射中紅外線實現(xiàn)的。要減少紅外輻射損失，一種有效的策略便是調(diào)控紡織服裝的中紅外輻射率，從而實現(xiàn)人體被動輻射加熱（PRH）。與傳統(tǒng)的加熱策略相比，PRH具有不消耗能量、更加精確和有效等優(yōu)點。但是，在室外環(huán)境中PRH的最大保暖能力有限，尤其是在晝夜和天氣變化極大的情況下，很難實現(xiàn)對人體的精確加熱。因此，開發(fā)能夠以高效節(jié)能的方式、全天候精確加熱人體的材料和系統(tǒng)對于緩解能源危機和全球變暖至關(guān)重要。

為了解決上述問題，鄭州大學(xué)研究團(tuán)隊報道了一種高效節(jié)能的全天候個人精確供暖策略：通過在廉價的納米多孔聚乙烯（nanoPE）紡織品上涂覆薄的Ti3C2Tx Mxene涂層（1 μm），成功將不消耗能源的PRH、節(jié)能型太陽能加熱和補償性焦耳加熱等三種供暖模式集成到可穿戴MXene/nanoPE紡織品（12 μm）系統(tǒng)中。

在制備過程中，研究人員首先在nanoPE織物表面原位聚合一層聚多巴胺（PDA），形成親水表面；隨后只需簡單地在PDA改性的nanoPE織物表面噴涂MXene溶液，即可制成MXene/NanoPE紡織品。該方法簡單可行并且適用于大規(guī)模制備MXene/nanoPE紡織品。

覆蓋有傳統(tǒng)紡織品和MXene/nanoPE紡織品的人體皮膚傳熱示意圖以及MXene/nanoPE紡織品的制備流程及表征

得益于MXene的低中紅外發(fā)射率特性、高光熱轉(zhuǎn)換效率和導(dǎo)電性，MXene/nanoPE紡織品不僅具有出色的室內(nèi)PRH性能，還表現(xiàn)出優(yōu)異的主動太陽能加熱（73.5℃）和焦耳加熱（55℃，5V）能力。而且，三種加熱模式可以輕松切換或任意組合，使MXene/nanoPE紡織品能夠在各種場景中全天候精確地為人體供暖。

此外，所獲得的MXene/nanoPE紡織品還表現(xiàn)出優(yōu)異的可穿戴性能和耐磨性能，包括機械強度、透氣性、防風(fēng)能力、阻燃性、電磁干擾屏蔽能力、抗菌性能、快干性能等，是未來人體精密熱管理的理想候選材料和系統(tǒng)。

MXene/nanPE紡織品的可穿戴性能

研究成果以“Ti₃C₂Tx MXene-Decorated Nanoporous Polyethylene Textile for Passive and Active Personal Precision Heating”為題，發(fā)表在《ACS Nano》上。