熱塑性聚氨酯混合物中氮化硼/石墨烯的聚合物分散用于冷卻服裝

成果簡(jiǎn)介

在全球變暖和氣候變化的背景下，避免和減少能源浪費(fèi)引起了越來(lái)越多的關(guān)注。隨著材料科學(xué)的進(jìn)步，各種具有高導(dǎo)熱性的多功能材料顯示出優(yōu)異的節(jié)能潛力。臺(tái)灣科技大學(xué)的Yu-Chian Soong等研究人員在《ACS Omega》期刊發(fā)表名為“Polymer-Assisted Dispersion of Boron Nitride/Graphene in a Thermoplastic Polyurethane Hybrid for Cooled Smart Clothes”的論文，研究制備了一種具有高導(dǎo)熱性、優(yōu)異拉伸性和耐洗性的混合薄膜。對(duì) BN 的表面進(jìn)行了改性，隨后使用納米分散體設(shè)計(jì)和制造了具有改性氮化硼 (BN)、石墨烯納米片（GNP） 和熱塑性聚氨酯 (TPU) 的高導(dǎo)熱性混合復(fù)合薄膜。

修飾BN表面制備BNOH并合成有機(jī)分散劑以精細(xì)分散GNP和BNOH；隨后，將它們與 TPU 結(jié)合起來(lái)。此外，我們制造了具有高導(dǎo)熱性、耐洗性和拉伸性的 BNOH-GNP/TPU 多功能混合薄膜。展示了一種簡(jiǎn)單而新穎的策略，通過(guò)將高導(dǎo)熱薄膜與主動(dòng)冷卻源相結(jié)合來(lái)放大冷卻效果并開發(fā)具有巨大商業(yè)潛力的可穿戴冷卻智能服裝，從而打破傳統(tǒng)商用冷卻服的被動(dòng)效應(yīng)

圖文導(dǎo)讀

圖1、分散劑SMAEF80-D2000分析圖示

圖2. (a) BNOH-GNP/TPU 復(fù)合膜的制備過(guò)程示意圖和 (b) 20% BNOH-GNP/TPU 復(fù)合膜 (I) 頂面的掃描電子顯微鏡圖像（BNOH與 GNP 的比例為 1:1) 和數(shù)碼照片插入物，(II) 20% BNOH-GNP/TPU 復(fù)合薄膜的頂面（BNOH 與 GNP 的比例為 1:1）與分散劑（分散劑與 GNP 的比例）填料為 1:10）和數(shù)碼照片插入物，（III）20% BNOH-GNP/TPU 復(fù)合膜的橫截面（BNOH 與 GNP 的比率為 1:1），以及（IV）的橫截面20% BNOH-GNP/TPU復(fù)合薄膜（BNOH與GNP的比例為1：1）與分散劑（分散劑與填料的比例為1：10）。

圖 3. (a) BNOH-GNP/TPU 和 BNOH-GNP/TPU（BNOH 與 GNP 的比例為 1:1）與不同填料的分散劑（分散劑與填料的比例為 1:10）的熱導(dǎo)率

(b) TPU、20% BN/TPU、20% GNP/TPU、20% BNOH-GNP/TPU 和 20% BNOH-GNP/TPU 與分散劑（BNOH 與 GNP 的比例為 1:1 和分散劑與填料的比例為1:10）。

(c) BNOH-GNP/TPU（BNOH與GNP的比例為1：1）與分散劑（分散劑與填料的比例為1：10）在不同填料負(fù)載下的斷裂點(diǎn)伸長(zhǎng)率。

(d) TPU、20% BN/TPU、20% GNP/TPU、20% BNOH-GNP/TPU和20% BNOH-GNP/TPU的接觸角測(cè)量圖像（BNOH與GNP的比例為1:1）與分散劑（分散劑與填料的比例為1:10）。

(e) BNOH-GNP/TPU 和 BNOH-GNP/TPU 的熱導(dǎo)率

圖4.（a）FLIR 熱圖像和（b）TPU、20% BNOH/TPU、20% GNP/TPU、20% BNOH-GNP/TPU 和 20% BNOH-GNP/TPU 薄膜冷卻時(shí)間的數(shù)據(jù)（ BNOH 與 GNP 的比例為 1:1）與分散劑（分散劑與填料的比例為 1:10）從 100 °C 到室溫。

圖5.（a）含有 BNOH-GNP/TPU 薄膜的 T 恤與分散劑和主動(dòng)冷卻源的真實(shí)冷卻性能測(cè)量：（I）T 恤的照片和紅外熱圖像，（ II) 沒(méi)有任何混合膜或冷卻源的 T 恤，(III) 沒(méi)有混合膜和4W冷卻 10 分鐘的 T 恤，(IV) 有混合膜和冷卻0分鐘的T 恤，(V)帶有混合薄膜和 2 W 冷卻 10 分鐘的 T 恤，（VI）帶有混合薄膜和4W冷卻10分鐘的 T 恤，以及（VII）（VI）中紅色矩形區(qū)域的放大視圖。(b) 可穿戴冷卻智能服裝示意圖。

小結(jié)

綜上所述，簡(jiǎn)便方法可用于輕松開發(fā)多功能熱界面材料，打破傳統(tǒng)商用降溫服裝的被動(dòng)效應(yīng)，開發(fā)具有巨大商業(yè)潛力的可穿戴降溫智能服裝。