随着信息化社会的急剧发展
，可穿戴电子设备在健康监测、环境感知等领域的利用价值日益凸显
，但其续航能力受限于电池寿命（最新柔性锌空气电池仅能工作40-150幼时）
，频仍充电成为用户使用痛点。摩擦纳米发电机（TENG）虽能网络人体运动能量实现自供电
，但传统纺织基TENG在环境适应性及全天候温度调控方面存在严沉局限：静态温控资料仅支持单一造冷或造热职能
，无法应对复杂环境变动；光热资料则依赖不不变的光照前提。若何在统一设备中集成双向温控与高效力量网络
，成为行业持久未解的难题。

河南大学杨文胜教授、曹瑞瑞副教授
，北京航空航天大学潘曹峰教授以及中国科学院北京纳米能源与系统钻研所高文超钻研员合作
，初次开发出基于热治理织物的纳米摩擦发电多职能智能纺织品（PTMT-TENG）
，成功融合三大主题职能：1）能量网络：摩擦电层功率密度达8762 μW/m?
，较传统TENG提升325.8%
，可为电子表等设备供电；2）自适应温控：夜间低温环境升温4.4℃
，高温环境降温3.8℃
，结合光热效应在寒冷白昼实现15.9℃的保暖提升；3）自供电传感：精准鉴别人体作为信号
，同时具备透气性、柔韧性与自清洁个性。有关成就以“Multipurpose Smart Textile with Integration of Efficient Energy Harvesting, All-Season Switchable Thermal Management and Self-Powered Sensing”为题
，颁发在期刊《Advanced Functional Materials》上。

该纺织品选取三层结构设计（图1）：表层为双模式热治理层（DSTML）
，中层为摩擦发电层
，内层为基底层。DSTML通过同轴静电纺丝技术将相变资料n-十八烷（n-OD）封装于聚多巴胺（PDA）包裹的PVDF-HFP纤维中
，形成核壳结构。当环境温度颠簸时
，n-OD通过固-液相变吸收/开释潜热（如低温凝固放热
，高温溶解吸热）
，而PDA则利用共轭结构中的π电子弛豫效应
，将太阳光高效转化为热能。

图1. 多职能POA-PGC纺织品的造备流程、结构设计及工作道理示意图。

扫描电镜与元素图谱（图2）证实了核壳结构的不变性。纤维直径随n-OD注入量的增长出现先增后减的趋向
，最佳注入量为0.9 mL/h（PO0.9样品）。该资料相变焓高达89.2 J/g（图3a）
，远超近期报路的同类资料（图3b）。在10℃环境中可升温4.0℃
，40℃环境中降温3.4℃（图3c）
，红表热像图清澈显示其延长变色个性（图3d）。经100次冷热循环后
，相变焓仅损失6.7%-8.6%（图3e-g）
，分化温度达135℃
，满足可穿戴设备不变性需要。

图2. 多职能POA-PGC纺织品的结构与描摹。

图3. PO系列样品的相变个性。

PDA赋予资料86.4%的光热转换效能（图4f）
，在100 mW/cm?光照下90秒内升温31℃（图4c）。双模式设计突破单一温控局限：寒冷白昼
，PDA急剧升温叠加n-OD蓄热
，实现持续保暖；夜晚或无光时
，相变资料单独调控温度。10次循环测试（图4g）验证了该机造的靠得住性。

图4. POA的双模式热治理个性。

在PVDF-HFP基质中参与1.5%石墨烯（GN）与0.5%碳纳米管（CNT）后（图5a）
，摩擦电层开路电压提升至77 V
，功率密度达8762 μW/m?（图5b）。介电常数提高1.48倍（图5c）
，电活性β相含量从75.5%增至82.6%（图5e）。经10000次挤压循环（图5g）及10个月天然存放后
，机能维持率超93%
，水洗后仍能不变工作。

图5. PGC-TENG的摩擦电输出机能。

资料透气率（761 g/m?·h）靠近棉织物（图6a）
，水蒸气可自由穿透（图6b）。疏水性（接触角130.9°）赋予其“自清洁”能力
，可倾轧泥水与尘埃。现实利用中（图6e）
，4.5 cm×4.5 cm的纺织品成功驱动电子表运行；作为传感器（图6g）
，其可精准鉴别手指敲击次数与频率。

图6. 基于POA-PGC的PTMT-TENG的多职能利用。

在模仿环境中（图7a）：1）寒冷夜间：相变资料放热使织物表表温度较棉布高4.4℃（图7b,e）；2）寒冷白昼：光扰纂相变协同实现15.9℃温升（图7c,g）；3）高温环境：相变吸热产生3.8℃降温成效（图7d,i）。同步运动能量网络尝试（图7f,h,j）证明其在极端环境下仍可供电。

图7. POA-PGC多职能纺织品的全季节幼我热治理（PTM）与运动能量网络。

该钻研初次将高效力量网络、双向自适应温控与自供电传感集成于单一纺织品
，突破可穿戴设备的能源与舒服性瓶颈。所用原料均为廉价商用产品
，具备规；毂傅那绷。这一突破为下一代智能纺织品的创新设计启发了新蹊径
，在医疗监护、运动设备及极端环境作业服等领域拥有辽阔的利用远景。

起源：高分子科学前沿