美国杜克大学的研究团队展示了一种多模态自适应可穿戴设备，该设备带有由锦纶/金属异质结构组成的湿气响应襟翼，可以同时调节对流、汗液蒸发和中红外发射，以响应人体汗液刺激来完成快速的热传递调节。

为了实现多模态热管理，作者设计了锦纶、Ag和SEBS纳米复合材料三层材料和一组襟翼。锦纶6可以通过可逆的吸水和放水实现双晶驱动，即当两侧存在湿度差异时，锦纶瓣会向湿度较低的方向弯曲，并在湿度差异消失后回复到原来的状态。在顶部表面沉积一层Ag以实现低中红外发射。当襟翼在干燥状态下关闭时，该层可有效地抑制辐射损失；当在潮湿条件下打开襟翼时，由于人体皮肤接近完美的黑体，因此辐射传热会增加。

实验结果表明，锦纶－Ag50（锦纶上沉积50 nm厚的Ag样品）的弯曲角在引入水分时可以达到260°，当相对湿度从40%变为80%时，其可以在14 s内完全打开，并在45 s相对湿度梯度消失时回复到初始状态。如果湿度保持在80%，其弯曲角度可在2h内保持不变。此外，锦纶－Ag50还表现出优异的稳定性，在200次循环后弯曲角度不变。

金属层不仅可以提高锦纶的弯曲性能，还可以抑制人体的红外线发射。即使只有20 nm厚的Ag层，其红外发射率也可以降低到仅0.1。由于锦纶在中红外波段的透明度约为44%，因此顶部的Ag层还可以从下方增加中红外反射率，直接反射和捕获人体的热辐射，从而实现更好的散热效果。

与传统静态纺织品和单模态自适应可穿戴设备相比，多模态自适应设备在无需任何电力和能量输入的情况下，襟翼关闭时（干燥条件）温暖约16%，而在襟翼打开时（潮湿条件）凉爽14%，即可以将热舒适区扩大30%。将该设备连接到市售T恤的背面，对志愿者进行户外实验。襟翼在开始时处于关闭状态，当受试者开始锻炼时（约5min），襟翼完全打开。与预期一致，当受试者停止运动并且汗水完全消失时，设备的襟翼恢复到初始关闭状态。

相关工作以“Metalized polyamide heterostructure as a moisture-responsive actuator for multimodal adaptive personal heat management”为题发表在《Science Advances》上。

论文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abj7906

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