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南開大學化學學院陳永勝教授、材料科學與工程學院馬儒軍教授、化學學院劉永勝教授科研團隊在該領域實現(xiàn)突破性進展。

（左：馬儒軍教授 中：陳永勝教授 右：劉永勝教授）

團隊設計、制備了一種柔性且可持續(xù)的個人體溫調節(jié)衣物系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠根據(jù)各種極端復雜的環(huán)境溫度變化快速響應，通過柔性太陽能器件，將太陽光的能量用于驅動高效的電卡熱管理器件，使人體熱舒適區(qū)從22-28°C擴展到12.5-37.6°C，同時能耗低、效率高，只需12小時的太陽光能量輸入，便可實現(xiàn) 24 小時可控和雙模式體溫調節(jié)，具有很強的自適應能力。

近年來，雖然人們已開發(fā)出許多體溫調節(jié)系統(tǒng)，但是由于能耗較高、效率較低等問題，在沒有額外能量輸入的情況下，無法長時間運轉，其有限的能量供應，不能支撐全天候和自持續(xù)的熱管理調節(jié)。

“如果可以實現(xiàn)在太陽下制冷，在黑夜里保暖，并且可以利用無限和無處不在的太陽能來實現(xiàn)上述全天候和自持續(xù)的人體熱管理，我們人類的生存空間將獲得極大的擴展。”陳永勝說。

基于團隊前期在柔性太陽能、電卡以及熱管理等方面取得的已有進展（Science 2018, 361, 1094-1098；Science 2017, 357, 1130-1134），他們設計制備了柔性太陽能電池模塊和柔性電卡熱管理模塊，并將兩者有機地集成起來，制成了一種新型的柔性可穿戴的主動性太陽能熱管理系統(tǒng)，從而實現(xiàn)了雙向主動的人體熱管理，使人體在太陽光（高溫）下實現(xiàn)降溫，在黑暗（低溫）中實現(xiàn)保暖，人體可以生活的環(huán)境溫度區(qū)間獲得了三倍以上的提升。

這種柔性熱管理衣物可將人體熱舒適區(qū)從6K（22-28℃）擴展到25.1K（12.5-37.6℃），實現(xiàn)300%以上的提升，且結構簡單、設計緊湊、效率高，僅以太陽光作為唯一能源，適應性極強。

基于前期在有機太陽能和電卡等方面研究的積累，團隊開發(fā)了高效且具有主動性的雙向人體柔性熱管理系統(tǒng)。這一管理系統(tǒng)在體溫調節(jié)領域展現(xiàn)出了潛在的應用前景，但也仍有許多重要科學和技術問題有待解決，比如如何進一步提升能源效率、集成更大規(guī)模的服裝，需要研發(fā)新的更高效率的太陽能材料器件與電卡材料器件，集成的器件結構尚需優(yōu)化等。

陳永勝表示：“我們將繼續(xù)努力，通過研究，進一步優(yōu)化提升其性能，為綠色能源的更好利用以及提高人類在極地、太空等極端惡劣環(huán)境中的生存能力作出更多的貢獻。”

化學學院2021級博士研究生王子源和材料科學與工程學院2021級博士研究生薄軼文為共同第一作者。陳永勝為第一通訊作者，馬儒軍、劉永勝為共同通訊作者，南開大學化學學院為第一單位。

該研究還得到了科技部、國家自然科學基金委、天津市科學技術局和南開大學有關項目支持。

原文鏈接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.adj3654