مواد انعطاف پذیر را نشان می دهد پتانسیل برای استفاده در پارچه های برای گرم, سرد,

یک فیلم ساخته شده از ریز نانولوله های کربنی (CNT) ممکن است یک کلید مواد در حال توسعه و لباس است که می تواند گرم یا سرد پوشنده لباس در تقاضا. جدید دانشگاه ایالتی کارولینای شمالی تحصیل می یابد که CNT فیلم ترکیبی از حرارتی و الکتریکی و خواص فیزیکی است که آن را جذاب نامزد برای نسل بعدی هوشمند پارچه.

محققان نیز قادر به بهینه سازی حرارتی و خواص الکتریکی مواد اجازه می دهد مواد به حفظ آن خواص مطلوب حتی زمانی که در معرض هوا برای بسیاری از هفته. علاوه بر این خواص بودند به دست آورد با استفاده از فرآیندهای که نسبتا ساده است و لازم نیست بیش از حد درجه حرارت بالا.

"بسیاری از محققان در حال تلاش برای توسعه یک ماده است که غیر سمی و ارزان اما در عین حال کارآمد در سرمایشی و گرمایشی" گفت: Tushar Ghosh, co-نويسنده مسئول ، "نانولوله های کربنی در صورت استفاده مناسب امن هستند و ما با استفاده از یک فرم است که اتفاق می افتد به ارزان نسبتا صحبت کردن. پس از آن به طور بالقوه مقرون به صرفه تر حرارتی مواد است که می تواند مورد استفاده قرار بعدی را به پوست است." Ghosh است William A. Klopman استاد برجسته حوزه پارچه در NC دولت ویلسون دانشکده پارچه.

"ما می خواهیم به استفاده از این مواد به پارچه خود گفت:" Kony Chatterjee, اولین نویسنده این مطالعه و یک دانشجوی دکتری در, NC State. "در حال حاضر تحقیقات به لباس است که می تواند تنظیم درجه حرارت به شدت بر یکپارچه کردن مواد سفت و سخت به پارچه های تجاری و پوشیدنی دستگاه های حرارتی در بازار انعطاف پذیر نیست یا."

برای خنک پوشنده لباس Chatterjee گفت: cnt ها خواص است که اجازه می دهد گرما کشیده می شود به دور از بدن هنگامی که یک منبع خارجی از زمان اعمال می شود.

"فکر می کنم از آن را مانند یک فیلم با خواص خنک کننده در یک طرف آن و گرمایش از سوی دیگر" Ghosh گفت.

محققان اندازه گیری مواد توانایی انجام برق و همچنین خاصیت هدایت حرارتی آن و یا چگونه به راحتی گرما را از طریق عبور از مواد.

یکی از بزرگترین یافته بود که این مواد نسبتا پایین هدایت حرارتی - معنی گرما نمی خواهد سفر به پوشنده لباس به راحتی پس از خروج از بدن به منظور خنک آن. که همچنین بدان معنی است که اگر مواد مورد استفاده قرار گرفت برای گرم پوشنده لباس گرما خواهد سفر با یک زمان به سمت بدن و نه پاس به عقب را به خارج از جو است.

محققان قادر به اندازه گیری دقیق مواد را هدایت حرارتی از طریق همکاری با آزمایشگاه Jun Liu استادیار دانشکده فنی و مهندسی در NC State. محققان با استفاده از یک ویژه طراحی تجربی برای دقت بیشتر اندازه گیری مواد را هدایت حرارتی در این جهت است که جریان الکتریکی در حال حرکت در داخل مواد.

"شما باید برای اندازه گیری هر یک از اموال در همان جهت به شما برآورد معقول از مواد قابلیت" گفت: Liu co-نويسنده مسئول ، "این کار آسانی نیست; آن را بسیار چالش برانگیز بود اما ما یک روش برای اندازه گیری این به خصوص برای موهای نازک و انعطاف پذیر است."

این تیم تحقیقاتی همچنین اندازه گیری توانایی مواد برای تولید برق با استفاده از تفاوت در درجه حرارت و یا حرارتی, شیب بین دو محیط. محققان گفتند که آنها می تواند با استفاده از این برای گرمایش و سرمایش و یا به قدرت الکترونیک کوچک.

لیو گفت که در حالی که این ترمو خواص مهم بودند آن را نیز کلیدی است که آنها در بر داشت یک مواد آن نیز انعطاف پذیر و پایدار در هوا و نسبتا ساده برای ایجاد.

"هدف از این مقاله این نیست که ما زمانی بهترین عملکرد حرارتی" لیو گفت. "ما چیزی است که می تواند مورد استفاده قرار گیرد به عنوان انعطاف پذیر الکترونیکی مواد نرم است که آسان برای ساخت. از آن آسان است برای آماده سازی این مواد و آسان برای دستیابی به این خواص است."

در نهایت چشم انداز خود را برای این پروژه به طراحی یک پارچه هوشمند است که می تواند گرما و خنک پوشنده لباس همراه با انرژی برداشت. آنها بر این باورند که هوشمند پوشاک می تواند کمک به کاهش مصرف انرژی است.

"به جای گرم و یا خنک کننده در کل خانه و یا فضا شما را گرم کردن یا خنک کردن فضای شخصی در اطراف بدن" Ghosh گفت. "اگر ما می تواند ترموستات پایین یک درجه یا دو است که می تواند صرفه جویی در مقدار زیادی از انرژی است."

###

کاغذ "در هواپیما حرارتی خواص انعطاف پذیر و دمای اتاق Processable آلاييده با نانولوله کربنی سینما" منتشر شده در مجله ACS Applied انرژی مواد. کاغذ همكاري by Ankit Negi و Kyunghoon کیم که دانشجویان دکترا در NC State. این پژوهش با حمایت بنیاد ملی علوم تحت کمک های مالی 1943813 و 1622451 و توسط NC امور خارجه صدراعظم صندوق نوآوری.

توجه به ویراستاران: انتزاعی شرح زیر است.

"در هواپیما حرارتی خواص انعطاف پذیر و دمای اتاق آلاييده با نانولوله کربنی فیلم."

DOI: 10.1021/acsaem.0c00995

نویسندگان: هفتگی Chatterjee, Ankit Negi, Kyunghoon کیم Jun Liu و Tushar K. Ghosh, دانشگاه ایالتی کارولینای شمالی.

منتشر شده در تاریخ: ژوئن 29, ACS Applied انرژی مواد.

چکیده: مواد نرم با قدرت بالا عوامل (PFs) و هدایت حرارتی پایین (κ) بسیار مهم برای ادغام حرارتی (TE) ماژول به فرم های انعطاف پذیر از عوامل انرژی برداشت و یا خنک کننده های کاربردی. اینجا هوا پایدار p و نوع n-نانو لوله های چندديواره کربنی نانولوله (MWCNT) فیلم های با قدرت بالا عوامل (تا 521 µW/mK2) گزارش شده با n نوع دوپینگ انجام شده در یک facile دو مرحله است. حداکثر رقم شایستگی (ZT) از نوع p و نوع n cnt ها به دست آمده به عنوان 0.019 و در 0.015 300 K به ترتيب با سه خواص حمل و نقل - Seebeck ضریب هدایت الکتریکی و κ - اندازه گیری-هواپیما ارائه دقیق تر ZT. با استفاده از زمان-دامنه thermoreflectance (TDTR) ما گزارش سریع و بدون تماس اندازه گیری κ بدون پیچیده microfabrication یا پردازش مواد.

علاوه بر وجود مواد تطابق بین p و نوع n از ته ماژول. این مواد باید از این پتانسیل به صورت گسترده برنامه در ارزان و مقیاس پذیر پوشیدنی برداشت و موضعی گرمایش/سرمایش.