輻射熱管理的案例
一種新型可輻射加熱織物，可實現高效個人熱管理
織物，也被稱為人類的第二層皮膚，在管理體溫甚至避免健康紊亂方面起著至關重要的作用。傳統生活方式中，穿更多的衣服是人類適應寒冷環境的主要方法。作為溫度補償，室內供暖，如空調、中央加熱系統或燃煤加熱，也是一個流行但耗能的(全球約47%的能源)實現熱舒適的方式。然而，由于不可控制的地點、環境和其他客觀條件，保持室外身體溫暖仍然是一個巨大挑戰。因此，從健康和節能的角度出發，開發在沒有人工能源供應的條件下保持身體處于最佳代謝溫度的織物具有重要意義。個人熱管理織物由于其高效和節能的特點，已經超越了傳統的加熱方法。
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成果掠影
近期，中國科學院北京納米能源與系統研究所Xiong Pu團隊充分利用MXene的特性，開發了一種用于輻射加熱的Janus織物，通過調節織物的多波長輻射來實現個人熱管理。這種織物具有潛在的節能、便利甚至時尚的優點。在聚酰胺織物基底的一側涂上MXene層后，Janus織物通過抑制人體輻射能量損失，使模擬皮膚的溫度提高3.4℃。同時，Janus織物具有優越的光熱轉換效率（13%）和光熱加熱性能，在一次陽光照射下達到14.2℃。由于堅固的基材和輕便的涂層，該織物具有良好的耐磨性（即機械強度、柔韌性、滲透性），使該織物能夠更好地實際應用。高效耐用的Janus面料在未來全天候個人熱管理的織物研發中具有巨大潛力。相關研究成果以“MXene based Janus fabrics with radiative heating towards efficient personal thermal management”為題發表于《Chemical Engineering Journal》。
展開 用于被動溫度管理的輻射保溫層
來源 | Applied Physics Letters
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背景介紹
精密電子器件要求保持所需的工作溫度，過冷或過熱會極大地影響器件的性能。傳統的主動熱管理方法存在一定的弊端，而輻射熱管理具有零能耗和高集成度等優點，在精密電子儀器中具有獨特的優勢。其相關的涂層設計適合于太陽光照射可能引入溫度變化的空間環境。為了實現熱動態平衡，在變化的熱環境中動態穩定溫度，輻射外殼要求發射率能夠根據被保護物體的熱狀態做出響應，從而動態調節熱負荷，穩定溫度。
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成果掠影
近期，香港中文大學徐建斌老師、浙江大學周毅老師、浙江大學馬云貴老師團隊聯合開發了一種由優化厚度的Al，Si，VO2和ZnS薄膜制成的智能熱涂層，可以被動地將物體(硅芯片)的溫度維持在預定義的熱窗口中，以避免真空中的過熱或過冷。該技術采用多層結構，其中包含30 nm厚的VO2相變介質，在不同溫度下對發射率具有300 %的調制深度。實驗中，1.78 μm厚的智能涂層可使普通涂層的溫度穩定性提高2.0倍。這項工作的潛力仍然在于熱輻射，特別是在空間應用中的智能溫度管理。研究成果以“Radiative thermal coats for passive temperature management”為題發表于《Applied Physics Letters》。
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圖文導讀
圖1. 基于發射率可切換涂層的熱穩態。(a）T<Tc時，呈現大輻射特性(b)T>Tc時，呈現大輻射特性。T是物體的溫度，Tc是所用PCM的臨界溫度。
圖2. ( a )智能涂層的結構和參考文獻A和B的結構。
展開 一種間歇放熱相變材料，可用于地板輻射采暖系統的熱管理
圖4是將水合鹽凝膠應用于地板輻射采暖系統中，實現了四種間歇放熱。結果表明，水合鹽凝膠在地板輻射采暖系統中具有廣闊的應用前景。
圖 4 a)地板輻射采暖系統試驗模型。b)地板下輻射采暖系統配置：1)裝飾層(木地板)；
2）相變材料管道（水合鹽凝膠的三條平行管道），3）硅橡膠加熱片，4）保溫層（玻璃纖維保溫板），5)混凝土板。地板輻射采暖系統中3條并聯相變材料管線可實現4種不同的間歇放熱順序：一次放出全部熱量（c1）；連續放出間歇熱（間歇熱放出三次）（d1）；間歇放熱兩次(e1, f1)。不同顏色的管道代表不同的放熱時間，放熱過程的順序由顏色表示（顏色較淺表示在顏色較深之前放熱）。間歇性放熱是通過用浸水剪刀切割黑色部分（稱為閥門）來實現的。c2, d2, e2, f2)四個序列對應的模型溫度曲線。
END
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展開 用于電子皮膚熱管理的超薄、柔性、輻射式冷卻界面
然而，柔性電路工作時會產生并積累焦耳熱，導致人體佩戴不舒適甚至面臨皮膚燒傷的風險。此外，戶外溫度、光線以及對流效應同樣會對柔性傳感系統的信號采集造成干擾。因此，開發可以與柔性電子設備良好結合的柔性材料，實現器件散熱、抗環境干擾等功能成為目前國際學界及工業界關注的前沿課題?，F有的熱管理技術主要以基于熱傳導和熱對流的方式進行散熱，但是這些散熱模塊因為自身體積、重量以及剛性等限制而不適用于可穿戴柔性電子設備中。
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成果掠影
香港城市大學于欣格/雷黨愿團隊開發了一種通用的熱管理策略，通過使用超薄、柔軟的輻射冷卻界面（USRI），該界面允許通過輻射和非輻射傳熱來冷卻皮膚電子設備中的溫度，從而實現大于56°C的溫度降低。USRI的輕質和固有的柔性使其能夠用作適形密封層，因此可以很容易地與皮膚電子設備集成。從而可以演示包括柔性電路的焦耳熱被動冷卻，提高表皮電子器件的工作效率，以及穩定皮膚界面無線光電體積描記傳感器的性能輸出。這些結果為在先進的皮膚界面電子設備中實現有效的熱管理提供了一條替代途徑，用于多功能和無線操作的醫療保健監測。該論文以“Ultrathin, soft, radiative cooling interfaces for advanced thermal management in skin electronics”為題發表于《Science Advances》。
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圖文導讀
圖1 USRI 的設計。
圖2 USRI的結構和光學表征。
圖3 用于皮膚電子設備中導電互連的被動冷卻。
展開 
一種用于節能建筑和人體熱管理的輻射制冷的纖維素材料
輻射冷卻能夠以熱輻射的形式將地球的熱量傳遞到外太空，無需任何能量輸入的條件下，在日間通過最小化太陽能吸收實現了低于環境溫度的降溫效果，這種零能高效的降溫方式為節能建筑、人體熱管理和太陽能電池熱管理等領域的發展提供新的策略和機遇。在這種背景下由于輻射冷卻材料可以自發地將熱輻射散發到寒冷的外層空間的優越能力而成為目前研究的焦點。
最近開發了一系列先進的功能材料和復雜的策略，通過在亞波長尺度上操縱光-物質相互作用來促進被動、高效和可持續的輻射冷卻性能或先進的熱管理。但是需要注意的是，這些輻射冷卻材料和結構都是光學靜態的，無論環境變化如何，它們通常都是作為一種冷卻方式發揮作用。人們非常希望開發出能夠根據需要在冷卻和加熱模式之間動態切換的先進輻射冷卻材料。
纖維素存在于許多常見的植物如棉花、木材和竹子中，也可以由細菌進行分泌合成。細菌纖維素（Bacterial Cellulose, BC）是一種由細菌分泌合成的纖維素材料。同時，BC還具有可大規模制備和純度高的特點，被廣泛應用于智能電子、熱管理和生物醫藥等領域。然而，細菌纖維素材料應用于輻射冷卻領域存在大氣窗口中紅外發射率較低，限制了其在輻射冷卻領域的應用。
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成果掠影
近日，天津大學封偉教授、王玲教授團隊通過原位生長技術成功開發了具有太陽光透過率可調特性的細菌纖維素基輻射冷卻材料。該團隊報道了生物合成細菌纖維素(BC)基輻射冷卻(Bio-RC)材料的設計和規?；圃?，該材料具有可切換的太陽透射率。該材料是通過在原位培養過程中將二氧化硅微球與連續分泌的纖維素納米纖維纏結而開發的。由此產生的薄膜顯示出很高的太陽反射(95.3%)，在濕潤時可以很容易地在不透明狀態和透明狀態之間切換。
展開 鄭州大學王建峰/王萬杰ACS Nano：可被動輻射加熱的MXene/nanoPE織物用于個人精準熱管理
通過加熱供暖使人體溫度保持相對恒定對于人體熱舒適以及各種人體功能的正常運行至關重要。目前，室內供暖耗能約占全球能源消耗的47%。但傳統的加熱供暖形式（空調、集中供暖、燃煤取暖）能耗高且能源利用率低，大量能源浪費在加熱無生命特征的空間和物體上，加劇了全球能源危機和氣候變暖。開發高效節能并能精準加熱人體的供暖系統和材料對于緩解能源危機和氣候變暖具有重要意義。
人體發射的中紅外熱輻射（波長7-14 μm）約占人體熱量損失的50%。傳統紡織品的紅外發射率較高，人體產生的大部分熱輻射可以輕松地發射到外界。通過控制可穿戴織物的紅外發射率可以減少紅外熱輻射損失，進而實現零能耗的人體被動輻射加熱。近年來，被動輻射加熱受到越來越多的關注。但除了室內供暖，在戶外保持人體熱舒適同樣重要。然而，由于戶外環境和氣溫等影響因素的不可控，單一的被動輻射加熱模式無法滿足人體在復雜環境下的加熱需求。
近日，鄭州大學材料學院王建峰副教授和王萬杰教授團隊通過將零能耗的被動輻射加熱模式、節能的太陽能加熱模式和補償型焦耳加熱模式集成到一個可穿戴加熱系統中，展示了一種高效節能的全天候個人精準加熱策略。本文將具有紅外低發射率特性的Ti3C2Tx MXene修飾在納米多孔聚乙烯（nanoPE）織物表面，厚度為12 μm的MXene/nanoPE復合織物在7-14 μm的紅外發射率僅為0.176，賦予其優異的室內被動輻射加熱性能，與厚度為576 μm的傳統棉織物相比加熱溫度提高了4.9 ℃。
展開 一種分層納米纖維自清潔紡織品，在高溫和寒冷環境中實現有效的個人熱管理
惡劣的天氣會影響人體的熱舒適性，導致中暑、皮膚損傷，甚至死亡。雖然已開發出各種主動熱管理系統，如空調等能源密集型產品，但其不方便便攜式使用。因此，開發被動式高性能熱管理紡織品尤為重要，它既能提高個人的熱舒適度，又能滿足節能減排的需求。
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成果掠影
近期，東南大學趙東亮教授團隊制備了一種具有改進的隔熱和輻射熱管理功能的分層納米纖維(HNF)紡織品，用于在高溫下有效的個人熱管理。該紡織品由輻射冷卻層、中間保溫層和輻射加熱層組成，其中多孔木質纖維素氣凝膠膜(LCAM)作為中間層，導熱系數低(0.0366 W/(m·K))，在寒冷天氣下保證較少的熱量損失，在炎熱天氣下阻擋外界熱量。聚二甲基硅氧烷(PDMS)的引入提高了大氣窗口輻射冷卻層的熱輻射率(90.4%)，并賦予其完美的自清潔性能。戶外測試表明，HNF紡織品在炎熱環境下比白棉可實現降溫7.2℃，在寒冷環境下比黑棉保暖高達12.2℃。相關研究成果以“A Hierarchically Nanofibrous Self-Cleaning Textile for Efficient Personal Thermal Management in Severe Hot and Cold Environments”為題發表于《ACS Nano》。
展開 熱輻射的輻射模型
熱的對流、傳導、輻射是熱量傳遞的三種方式，熱輻射是指物體通過電磁波來傳遞能量（熱量，其實就是溫度的高低）。說人話就是物體放在那里就會通過輻射傳遞熱量，當然一般我們見到的都是兩種或者三種方式的熱量傳遞過程。其實很好區分，對流和傳導需要其它介質參與，而輻射只需要那個物體在就會進行輻射。 理解完輻射，來說輻射模型，既然有了輻射這種現象，我們如何描述空間種能量輻射的過程？對，輻射模型就是做這個的。 tip：做仿真的時候我們也會注意到這樣一個問題，我們需要設置介質，一個原因是往往是多個物理現象，另一個根本原因是不同介質的性質不同，參與輻射時的吸收率、散射系數、折射率都不相同。
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展開 “數據中心智能硬件熱管理”主題沙龍活動成功舉辦| 2024熱管理材料技術展 | 導熱散熱展 |液冷展 | 熱管理展
6月3日下午，由[DT新材料]聯合[廣東灣區智能終端工業設計研究院有限公司（以下簡稱研究院）]共同組織的iTherMTalks第6期線下主題沙龍——數據中心智能硬件熱管理——在研究院成功舉辦。20多位行業專家及企業代表齊聚一堂，就數據中心中服務器等智能硬件的新近發展趨勢和熱管理解決方案進行深入交流和探討。
本次沙龍活動伊始，研究院盧煥瑜部長對大家的到來表示了熱烈歡迎，并對研究院概況做了簡要介紹。
沙龍活動現場
報告環節，熱設計網聯合創始人陳繼良先生帶來《高功率電子產品的熱管理挑戰和應對思路》的主題報告分享；研究院采購負責人從企業切實發展，介紹了公司在服務器等智能硬件領域的熱管理解決方案需求；隨后，大家針對報告環節的疑問與需求進行了充分交流討論。
報告與交流討論
與會嘉賓參觀研究院展廳
沙龍活動合影留念
"第二屆熱管理材料技術博覽會”（iTherMEXPO2024）將于2024年11月6-8日在深圳國際會展中心7號館舉辦，將高效呈現熱管理產業鏈的一站式價值對接平臺，以滿足和促進熱管理行業各單位交流、合作和共贏發展。創新型的材料、儀器、設備、設計與仿真、解決方案、應用場景、專利技術等薈聚鏈接和呈現將是博覽會的重要組成部分；熱管理領域科學、材料、技術和工程等相關專題論壇、圓桌/閉門、專家問診、創新創業項目展示、新品發布、需求對接等活動也將精彩同期呈現，特別是科研單位創新性的技術和成果也將獲得從實驗室對接轉移到市場的機會。
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展開 abaqus輻射熱分析（面與面之間的輻射） ￥20
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abaqus輻射熱分析，面與面之間的輻射。
水壺的傳熱分析（熱傳導+熱對流+熱輻射） ￥5
分享一個通過ABAQUS做的水壺的傳熱分析，包含熱傳遞的三種方式：熱傳導+熱對流+熱輻射。
方法教程來自于外網，附件是自己根據教程練習時建的cae模型，供參考。
熱傳導是熱能從高溫向低溫部分轉移的過程；熱對流是熱量通過流動介質傳遞的過程；熱輻射是物體由于具有溫度而輻射電磁波的現象。
【材料】鋼/陶瓷
【網格】DC3D10
【接觸】
茶壺和蓋子之間的傳導
2.對流
3.熱輻射
【設置絕對零度+Stefan-Boltzmann常數】
【邊界條件】
【預定義溫度場】
【后處理】
展開 
系統仿真軟件AMESim熱管理模塊學習：熱管理基礎
這期和大家一起學習下Amesim在熱管理領域的建?；A知識，其實對于軟件的學習，知道軟件基本的操作和流程之后，就是對照著實例去學習，有問題先查資料和看help文檔，實在不會的上論壇百度等搜索，再搞不定的就去請教用過或者會的人，這樣的效率是最高的，誠然，從基礎到精通，現在不適合像學生時代一樣先搭建總體的框架再一個個功能去學習，那樣太枯燥并且比較慢，每個人都有適合自己的學習方法，僅供列位參考！
一、基礎回顧
我們回顧一下之前學習的仿真流程：
從左到右分別是：
1）草圖模式：簡而言之就是類似于Simulink一樣，搭建系統的組件，俗稱搭積木，模型要搭建完整，所有端口必須連接；
2）子模型模式：目的是給每個元件分配不同的數學方程，方便后面解算使用（不知道可以看help以及可以選擇最簡化一鍵配置）；
3）參數模式：對于數學方程的參數和元件參數進行設定；
4）仿真模式：選擇求解器，仿真時間和采樣頻率。
二、熱管理基礎知識
Amesim中與熱相關的庫
Pneumatic：氣體相關庫，對流等等
Thermal：固體相關，熱傳導，熱輻射等
Thermal Hydraulic：流體相關，流體固體對流換熱
2. 基本理論
對于Thermal庫中，基本元件分類如下所示：
傳感器可以獲得熱源，熱計算用來計算換熱和熱輻射、熱對流等，濕空氣屬性對于乘員倉計算需要用到。
如上圖，每一個元件的接口代表了和外界的特性、屬性接口，比如上圖，對于熱容模塊，熱容僅僅代表了一個溫度狀態，是計算溫度反應材料屬性和溫度的變化。對于換熱的三種方式，前提條件是具備溫差才能進行換熱。熱傳導模塊的輸入是溫度，輸出是熱量，對于端口1和2是剛好相反：
其他模塊同理，在使用時候一定要注意輸入和輸出是什么。
展開 2026上海熱管理展-第十七屆上海國際熱管理材料博覽會|CIME熱博會
2026第十七屆上海國際熱管理材料博覽會?（簡稱“CIME熱博會”）是全球熱管理行業規模最大、影響力最廣的專業展會之一，聚焦導熱散熱材料、液冷技術及全產業鏈解決方案。
適用于個人熱管理的具有寬熱管理溫度范圍的可編織相變纖維材料
目前，可以通過多種方法實現具有熱管理特性的紡織品，例如外部空氣/液體冷卻，引入導熱填料以增強熱擴散，或加入相變材料（PCM）。在這些方法中，基于PCM的紡織品引起了研究人員的極大興趣，PCM是先進的儲能材料，其儲能過程基于相變。PCM主要包括聚合物（聚乙二醇等）、有機小分子（石蠟、多元醇等）和無機小分子（水合鹽等）有機固液相變材料（以石蠟為代表）具有潛熱值高、相變溫度適宜、毒性低、化學穩定性好等優點，在個人熱管理中得到了廣泛的研究。
然而，有機固液PCM的泄漏和強剛性可能導致儲能密度降低和對環境的破壞。目前，主要解決方案是選擇合適的支撐支架，如彈性體和多孔材料。由于多孔材料、泡沫金屬、碳材料的剛性較強，PCM在實際應用中容易產生脆性和較大的接觸電阻，導致熱管理效率低下。然而，熱管理溫度范圍有限，剛性強，缺乏有效的可視化熱管理方法，阻礙了其廣泛應用。因此開發多功能相變材料用于人體熱管理，對提高人體舒適度具有重要意義。
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成果掠影
通過采用彈性體封裝PCM有助于制備儲能密度穩定、環境友好的柔性PCM是有效的解決方案。聚二甲基硅氧烷(PDMS)是一種具有彈性好、成本低、無毒、不易燃、生物相容性好等特點的有機硅材料。
該材料目前已經被發現適用于智能人體管理，而且選擇空心PDMS管封裝PCM制備柔性相變纖維(PCF)是一個有效的方法。近期，西南交大的王勇教授和祁曉東教授團隊合作在個人舒適熱管理方面取得新成果。團隊采用真空注射法將石蠟(PW)、壬烷(NO)、熱致變色劑(TA)共混的相變混合物包封在聚二甲基硅氧烷(PDMS)空心管中制備柔性相變纖維(PCFs)。PW/NO/PDMS PCFs具有31.9℃和62.0℃左右的雙相變溫度區，拓寬了熱管理溫度范圍。
展開 電池熱管理（一） - 熱管理的重要性與新參數CCC
熱管理的重要性
近年來電動汽車電池組的成本迅速下降，這主要是由于規模效益和更高效的制造工藝造成的。但電動汽車與內燃機汽車相比，購買價格仍顯昂貴。為了電動汽車市場更進一步，電動汽車的價格需要變得更加實惠。
由于電池是新增成本的大頭，因此，電池行業專注于如何降低電池成本，全球以美元/千瓦時 (US$/kWh) 作為價格通用衡量標準。其中，電池壽命對成本的影響往往被忽視，從而忽視了該行業的一項重要增長戰略。實際上，通過延長電池壽命，可以從電池本身提取更多價值，補償前期成本，從而降低整體生命周期成本。
延長電池壽命不僅會影響生命周期成本，還會影響電池在整個生命周期中對環境的影響，提高了材料資源效率，并減輕了鋰和鈷等關鍵原材料供應鏈的壓力。
那么如何延長電池壽命？有充分證據表明，更有效的熱管理策略可降低運行中鋰離子電池的降解率，從而延長電池組的使用壽命。
革命性新參數 —CCC
可以說，當前主流的電池熱管理系統是次優的?！癝urface Cooling”在電動汽車市場占據主導地位，現有研究表明，如果在電池組設計中有效地實施所謂“Tab Cooling”，鋰離子電池的壽命可以延長三倍。什么意思呢？通俗的講，現有電池冷卻僅僅在電池包外輪廓，并沒有深入每塊電池單元。
電池熱管理的難度很大的一個原因是，各家鋰離子電池的形狀和尺寸有很大差異，所以基于此開發的電池包熱性能出現相當大的差異，當內部發熱升高溫度時電池的表現也各不相同。
另一個難點是，沒有定義熱性能的標準。電池工程師可以引用有效熱導率、熱阻值或比奧數等參數，但這些參數沒有考慮鋰離子電池本身產生的內部熱量。可以說它們在概念上存在缺陷。此外，這些指標非常難以計算，需要的信息永遠不會出現在數據表中，因為這是電池制造商的秘密。業內的利益相關者于是陷入困境，無法比較不同的熱管理方法以找到最適合他們要求的方法。
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