“仅用太阳光驱动的全天候自持续人体热管理衣物”成果登上《科学》

发布时间：2025-04-16 16:28

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转自：中国科技网

科技日报记者陈曦通讯员李享

12月15日，国际期刊《科学》在线发表南开大学最新研究成果——仅用太阳光驱动的全天候自持续人体热管理衣物。南开大学化学学院陈永胜教授、材料科学与工程学院马儒军教授、化学学院刘永胜教授组成的科研团队，设计、制备了一种柔性且可持续的个人体温调节衣物系统。该系统能够根据各种极端复杂的环境温度变化快速响应，通过柔性太阳能器件，将太阳光的能量用于驱动高效的电卡热管理器件，使人体热舒适区从22—28°C扩展到12.5—37.6°C，同时能耗低、效率高，只需12小时的太阳光能量输入，便可实现24小时可控和双模式体温调节，具有很强的自适应能力。

据了解，体温相对恒定是维持人体正常生命、活动的重要条件之一。在昼夜温差极大或生存环境恶劣的地区，如何安全、便捷、高效地利用衣物让体温保持在舒适的温度区间，是否能够开发一种如宇航服般使人体保持在舒适温度范围内的日常可穿戴体温调节服装，是人们不断追求但又极具挑战性的目标。

近年来，虽然人们已开发出许多体温调节系统，但是由于能耗较高、效率较低等问题，在没有额外能量输入的情况下，无法长时间运转，其有限的能量供应，不能支撑全天候和自持续的热管理调节。

“如果可以实现在太阳下制冷，在黑夜里保暖，并且可以利用无限和无处不在的太阳能来实现上述全天候和自持续的人体热管理，我们人类的生存空间将获得极大的扩展。”陈永胜说。

左：马儒军教授中：陈永胜教授右：刘永胜教授

研究团队基于前期在柔性太阳能、电卡以及热管理等方面取得的已有进展，此项研究设计制备了柔性太阳能电池模块和柔性电卡热管理模块，并将两者有机地集成起来，制成了一种新型的柔性可穿戴的主动性太阳能热管理系统，从而实现了双向主动的人体热管理，使人体在太阳光（高温）下实现降温，在黑暗（低温）中实现保暖，人体可以生活的环境温度区间获得了三倍以上的提升。