热塑性聚氨酯混合物中氮化硼/石墨烯的聚合物分散用于冷却服装

成果简介

在全球变暖和气候变化的背景下，避免和减少能源浪费引起了越来越多的关注。随着材料科学的进步，各种具有高导热性的多功能材料显示出优异的节能潜力。台湾科技大学的Yu-Chian Soong等研究人员在《ACS Omega》期刊发表名为“Polymer-Assisted Dispersion of Boron Nitride/Graphene in a Thermoplastic Polyurethane Hybrid for Cooled Smart Clothes”的论文，研究制备了一种具有高导热性、优异拉伸性和耐洗性的混合薄膜。对 BN 的表面进行了改性，随后使用纳米分散体设计和制造了具有改性氮化硼 (BN)、石墨烯纳米片（GNP） 和热塑性聚氨酯 (TPU) 的高导热性混合复合薄膜。

修饰BN表面制备BNOH并合成有机分散剂以精细分散GNP和BNOH；随后，将它们与 TPU 结合起来。此外，我们制造了具有高导热性、耐洗性和拉伸性的 BNOH-GNP/TPU 多功能混合薄膜。展示了一种简单而新颖的策略，通过将高导热薄膜与主动冷却源相结合来放大冷却效果并开发具有巨大商业潜力的可穿戴冷却智能服装，从而打破传统商用冷却服的被动效应

图文导读

图1、分散剂SMAEF80-D2000分析图示

图2. (a) BNOH-GNP/TPU 复合膜的制备过程示意图和 (b) 20% BNOH-GNP/TPU 复合膜 (I) 顶面的扫描电子显微镜图像（BNOH与 GNP 的比例为 1:1) 和数码照片插入物，(II) 20% BNOH-GNP/TPU 复合薄膜的顶面（BNOH 与 GNP 的比例为 1:1）与分散剂（分散剂与 GNP 的比例）填料为 1:10）和数码照片插入物，（III）20% BNOH-GNP/TPU 复合膜的横截面（BNOH 与 GNP 的比率为 1:1），以及（IV）的横截面20% BNOH-GNP/TPU复合薄膜（BNOH与GNP的比例为1：1）与分散剂（分散剂与填料的比例为1：10）。

图 3. (a) BNOH-GNP/TPU 和 BNOH-GNP/TPU（BNOH 与 GNP 的比例为 1:1）与不同填料的分散剂（分散剂与填料的比例为 1:10）的热导率

(b) TPU、20% BN/TPU、20% GNP/TPU、20% BNOH-GNP/TPU 和 20% BNOH-GNP/TPU 与分散剂（BNOH 与 GNP 的比例为 1:1 和分散剂与填料的比例为1:10）。

(c) BNOH-GNP/TPU（BNOH与GNP的比例为1：1）与分散剂（分散剂与填料的比例为1：10）在不同填料负载下的断裂点伸长率。

(d) TPU、20% BN/TPU、20% GNP/TPU、20% BNOH-GNP/TPU和20% BNOH-GNP/TPU的接触角测量图像（BNOH与GNP的比例为1:1）与分散剂（分散剂与填料的比例为1:10）。

(e) BNOH-GNP/TPU 和 BNOH-GNP/TPU 的热导率

图4.（a）FLIR 热图像和（b）TPU、20% BNOH/TPU、20% GNP/TPU、20% BNOH-GNP/TPU 和 20% BNOH-GNP/TPU 薄膜冷却时间的数据（ BNOH 与 GNP 的比例为 1:1）与分散剂（分散剂与填料的比例为 1:10）从 100 °C 到室温。

图5.（a）含有 BNOH-GNP/TPU 薄膜的 T 恤与分散剂和主动冷却源的真实冷却性能测量：（I）T 恤的照片和红外热图像，（ II) 没有任何混合膜或冷却源的 T 恤，(III) 没有混合膜和4W冷却 10 分钟的 T 恤，(IV) 有混合膜和冷却0分钟的T 恤，(V)带有混合薄膜和 2 W 冷却 10 分钟的 T 恤，（VI）带有混合薄膜和4W冷却10分钟的 T 恤，以及（VII）（VI）中红色矩形区域的放大视图。(b) 可穿戴冷却智能服装示意图。

小结

综上所述，简便方法可用于轻松开发多功能热界面材料，打破传统商用降温服装的被动效应，开发具有巨大商业潜力的可穿戴降温智能服装。