DOI: 10.1016/j.carbpol.2023.121031

可穿戴加热器因能够在寒冷环境中保持人体相对恒定的温度，且能耗接近于零而受到越来越多的关注。在此，本研究开发了一种具有优异电/太阳能热转换、热能储存和隔热性能的多功能层压织物。以棉布为基材，在上层修饰MXene/聚二甲基硅氧烷（PDMS）导电网络，在底层组装碳纳米管（CNT）/纤维素纳米纤维（CNF）/石蜡（PA）气凝胶相变复合材料。由于MXene的强导电性和光吸收性，以及CNT和PA成分的光/热响应，这种可穿戴层压织物打破了间歇性太阳能光热加热的限制，集成了多种加热模式，以对人体进行精确加热。同时，气凝胶的低热导率延缓了热损失。这种层压织物可以帮助人们更好地适应寒冷的冬天、雨天和黑夜等各种复杂多变的环境。总之，这项研究为全天候个人热管理织物的开发提供了一条有前途的节能途径。

图1.Ti₃C₂TX MXene纳米片的制备方案。

图2.（a）MXene/PDMS棉织物和（b）层压织物的制造示意图。（c）层压织物作为个人热管理智能穿戴加热器的示意图。

图3.（a1-a3）棉织物、（b1-b3）MXene处理的织物和（c1-c3）MXene/PDMS织物的不同放大倍率SEM图像。（d）MXene/PDMS织物的EDS映射图像和光谱。

图4.（a1-a3）CCA、（b1-b3）CCPA-20%、（c1-c3）CCPA-40%和（d1-d3）CCPA-50%的不同放大倍率SEM图像。

图5.（a）棉织物和MXene/PDMS织物，（b）CA和CCA，以及（c）PA和CCPA的XRD图谱。（d）CA、CCA、CCPA和PA的FT-IR光谱。（e）棉织物和MXene/PDMS织物以及（f）CA、CCA和CCPA的UV-Vis-NIR吸收光谱（黄色阴影区域代表AM1.5太阳光谱）。

图6.（a）CA、CCA和CCPA的密度。PA和CCPA在（b）熔融和（c）结晶过程中的DSC曲线。（d）PA和CCPA的相变焓和（e）储热效率。（f）CCPA-40%在100次热循环前后的DSC曲线。

图7.（a）太阳能光热转换实验装置方案。（b）不同MXene浓度的MXene/PDMS织物在1个太阳强度照射下的温度变化。（c）CA、CCA、CCPA和PA在1.5个太阳强度下的温度变化。（d）太阳光照-自然冷却循环期间CCA和CCPA-40%的温度变化。（e）CA、CCA和CCPA在80℃恒温加热板上的温度变化。（f）在不同模拟光照强度下，棉织物和层压织物的温度随辐照时间的变化图。覆盖层压织物的人体模型的IR图像：（g）暴露于模拟阳光下180s和（h）去除照射15s后。

图8.（a）MXene/PDMS织物的WCA。（b）咖啡、可口可乐、橙汁和牛奶在MXene/PDMS织物上的数字图像。（c）用水滴冲洗MXene/PDMS织物和未经处理的棉织物上的染料的照片。（d）CCPA-40%的WCA。（e）染色水在CCPA-40%上的数字图像。（f）层压织物浸入水中的照片。

图9.（a）MXene/PDMS织物在不同pH水溶液中浸泡的WCA。（b）未经处理的棉布和化学浸渍（pH=1、7、12）的MXene/PDMS织物暴露于室外阳光下的温度变化。（c）化学浸渍的MXene/PDMS织物与未经处理的棉布之间的温差。（d-f）CA、CCA和CCPA-40%以及棉布和层压织物在户外不同光照强度下的温度变化。

图10.（a）电热测试装置示意图。（b）层压织物的导电性试验。（c）层压织物在不同驱动电压下的温度-时间曲线。（d）表面温度与U2的线性拟合。（e）通过调节施加的电压，层压织物在2.0至4.0V和4.0至2.0V之间的温度变化。（f）层压织物和MXene/PDMS织物在3.6V的恒定电压下的循环电加热性能。（g）除冰过程中带有冰的瓶底的温度-时间曲线。（h）除冰过程中带有冰块的瓶子的红外和数字图像（带有层压织物的瓶子底部）。

图11.（a）层压织物的柔韧性。（b）纯棉织物、MXene/PDMS织物和层压织物的抗拉强度。（c）纯棉织物和层压织物的透气性。

图12.数字图像显示了纯棉织物、MXene/PDMS织物（9mg/mL）、MXene/PDMS织物（20mg/mL）和层压织物（20mg/mL）不同时间的燃烧过程。