Normalement, le corps perd environ 50 % de sa chaleur en émettant des rayons infrarouges moyens. Pour réduire la perte de rayonnement infrarouge, une stratégie efficace consiste à réguler l'émissivité infrarouge moyenne des textiles et des vêtements, de manière à réaliser un chauffage par rayonnement passif (PRH) du corps humain. Par rapport aux stratégies de chauffage traditionnelles, le PRH présente les avantages de ne pas consommer d'énergie, d'être plus précis et plus efficace. Cependant, la capacité d'isolation thermique maximale du PRH est limitée dans l'environnement extérieur, en particulier dans le cas du jour et de la nuit et des changements climatiques importants, il est difficile d'obtenir un chauffage précis du corps humain. Par conséquent, le développement de matériaux et de systèmes capables de chauffer le corps humain avec précision et efficacité énergétique, tout au long de la journée, est essentiel pour atténuer la crise énergétique et le réchauffement climatique.

Pour résoudre ces problèmes, l'équipe de recherche de l'Université de Zhengzhou a présenté une stratégie de chauffage personnel de précision économe en énergie et par tous les temps : trois modes de chauffage, à savoir le PRH sans consommation d'énergie, le chauffage solaire à économie d'énergie et le chauffage Joule compensatoire, ont été intégrés avec succès dans un système textile Mxene/nanoPE portable (12 μm) en appliquant un mince revêtement Ti3C2Tx Mxene (1 μm) sur un textile en polyéthylène nanopore (nanoPE) bon marché.

Au cours du processus de préparation, les chercheurs ont d'abord polymérisé une couche de polydopamine (PDA) sur la surface du tissu nanoPE in situ pour former une surface hydrophile. Le tissu nanoPE modifié au PDA est ensuite simplement enduit d'une solution MXene pour produire des textiles MXene/nanoPE. La méthode est simple, réalisable et adaptée à la préparation à grande échelle de textiles MXene/nanoPE.

Schéma de principe du transfert de chaleur de la peau humaine recouverte de textiles traditionnels et de textiles MXene/nanoPE et processus de préparation et caractérisation des textiles MXene/nanoPE

Les textiles MXene/nanoPE présentent non seulement d'excellentes propriétés PRH en intérieur, mais présentent également d'excellentes capacités de chauffage solaire actif (73.5 ℃) et de chauffage par effet Joule (55 ℃, 5 V) grâce à la faible émissivité infrarouge moyenne du MXene, à son efficacité de conversion photothermique élevée et à sa conductivité électrique. De plus, les trois modes de chauffage peuvent être facilement commutés ou combinés, ce qui permet aux textiles MXene/nanoPE de chauffer avec précision le corps humain toute la journée dans divers scénarios.

De plus, les textiles MXene/nanoPE obtenus présentent également d'excellentes propriétés de port et de résistance à l'usure, notamment la résistance mécanique, la perméabilité à l'air, la résistance au vent, l'ignifugation, le blindage contre les interférences électromagnétiques, les propriétés antibactériennes, les propriétés de séchage rapide, etc., ce qui en fait des matériaux et des systèmes candidats idéaux pour une gestion thermique précise du corps humain à l'avenir.

Performances portables des textiles MXene/nanPE

Polyéthylène nanoporeux décoré au Mxene Ti3C2Tx pour le chauffage de précision personnel passif et actif Il a été publié dans ACS Nano.