來源 | Nano-Micro Letters

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背景介紹

納米材料和制造工藝的最新進展促進了智能可穿戴設備和眾多可穿戴應用的出現。由于熱管理與人體的內穩態密切相關，可穿戴式熱管理在學術和工業領域受到了廣泛關注。人體產生熱量，身體可通過出汗和輻射來散發熱量，以保持體內平衡。一旦環境溫度與體溫相差太大，則會引起身體熱不適，嚴重甚至會導致器官衰竭。可穿戴熱管理設備可基于不同的材料和系統策略來實現熱穩態，從而增強人體的溫度調節功能。本文綜述了近年來可穿戴熱管理材料和創新策略的研究進展，并討論了構成每種策略的每種材料/設備的優勢和局限性，然后總結了熱調節可穿戴技術的未來前景和挑戰，以便為未來的熱調節可穿戴行業的發展提供思路。由于熱管理與人體的內穩態密切相關，可穿戴式熱管理在學術和工業領域受到了廣泛關注。

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成果掠影

近期，韓國首爾國立大學Seung Hwan Ko教授課題組和韓國東國大學Jinwoo Lee綜述了近年來幫助調節人體體溫的可穿戴熱管理設備以及涉及的材料和創新策略的相關研究進展。為了系統闡述這些內容，該團隊將熱調節可穿戴設備分為主動和被動式熱管理，并進一步介紹了涉及到的各種功能材料和熱管理策略。并討論了構成每種策略的材料/設備的優勢和局限性，最后總結了熱調節可穿戴技術的未來前景和挑戰。

相關研究成果以“Functional Materials and Innovative Strategies for Wearable Thermal Management Applications”為題發表于《Nano-Micro Letters》。

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圖文導讀

圖1.被動式熱管理方法。(a)用高潛熱或高熱容的材料來儲存來自外界環境的熱量; (b) 隔熱層，最大限度地減少熱量傳遞到人體皮膚; (c)與空氣交換熱量的導熱材料; (d) 吸收太陽能并加熱人體皮膚的光熱材料; (e) 輻射冷卻材料，通過反射可見光并向太空發射紅外光來冷卻人體皮膚; (f) 有利于液體到蒸汽轉變的蒸發冷卻材料。

圖2.主動熱管理方法。(a)焦耳加熱; (b)主動微流控冷卻; (c)電、磁、熱制冷和加熱; (d) 熱電裝置的冷卻和加熱。

圖3.基于儲熱的個人熱管理。(a) 用于個人醫療保健的具有熱能儲存的相變水凝膠。(b) 個人熱管理的自修復式熱能儲存。(c) 高儲熱和基于熱擴散的熱調節。

圖4.用于被動熱管理的高導熱材料。(a) 在垂直方向上取向排列的導熱氮化硼復合材料; (b)具有沿平面取向結構的導熱液態金屬-彈性體復合材料; (c)導熱氮化硼納米片復合材料，可以根據制造方法在垂直方向和面內方向取向排列。

圖5.用于被動熱管理的隔熱材料。(a)用于高溫(>500°C)隔熱的芳綸納米纖維氣凝膠; (b)仿駝峰織物面料，用于消防熱防護; (c)陶瓷納米纖維氣凝膠具有優異的可彎曲性和可壓縮性。

圖6.基于光熱效應的被動熱管理。(a) AM 1.5 G太陽光譜。插圖是光熱效應加熱材料的示意圖; (b)可穿戴透明MXene & AgNP涂層，具有光驅動可愈合性能; (c)光熱治療用生物基材料微針貼片。

圖7.用于被動溫度調節的汗液蒸發。(a)一種具有吸汗功能的防垢冷卻織物，用于個人冷卻管理; (b) 受人體呼吸的啟發，疏水/親水設計的人工排汗皮膚; (c)具有單向水運的仿生蒸騰紡織品。

圖8.用于被動熱管理的個人輻射制冷。(a)納米加工絲綢基輻射制冷紡織品; (b) Janus紡織品具有輻射冷卻和太陽能加熱功能，適合全天戶外個人熱管理; (c)分層纖維膜，利用輻射和蒸發散熱，以提高冷卻性能。

END

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