崔屹Nature子刊：集成冷却纺织品用于个人排汗管理的热传导和汗液传输

通讯作者：崔屹

通讯单位：斯坦福大学

汗液蒸发对人体散热起着不可或缺的作用。然而，传统纺织品往往侧重于排汗，而很少关注汗液的基本体温调节功能，在中度/大量出汗情况下表现出有限的蒸发能力和冷却效率。

基于此，斯坦福大学崔屹提出了一种新的热传导和汗液传输集成冷却(i-Cool)纺织品，用于个人排汗管理。i-Cool将导热通道和水传输通道巧妙地结合在一起，不仅具有液体排汗功能，还具有增强的蒸发能力和高汗液蒸发冷却效率。相关工作以“Integrated cooling (i-Cool) textile of heat conduction and sweat transportation for personal perspiration management”为题发表在Nature Communications上。

图1. 用于个人排汗管理的热传导和汗液输送一体化冷却(i-Cool)纺织品的功能结构设计示意图及其工作机制。

要点1. 导热和汗液传输功能组件集成在i-Cool纺织品中。汗液输送通道可以将液态水从皮肤上拉上来，并在汗液输送通道中扩散以进行蒸发。此外，导热矩阵可以有效地将皮肤热量传递到集成在导热矩阵上的蒸发点。两种成分协同作用，具有优异的吸汗排汗、快速蒸发、人体高效蒸发降温和减少人体脱水的效果。

要点2. 与传统纺织品相比，i-Cool纺织品不仅可以吸汗，还可以为加速蒸发提供热传导路径，并有效地从皮肤带走大量热量。在稳态蒸发测试中，与棉花相比，每单位汗液蒸发的水质量增益率降低了100%以上，皮肤功率密度增量提高了3倍。

要点3. 增强的蒸发能力和高汗液蒸发冷却效率可以更大程度地防止i-Cool纺织品浸水并避免过度排汗。改善的蒸发冷却效果并不意味着需要产生甚至蒸发更多的汗水。在人工出汗皮肤测试中，i-Cool显示出约3°C的冷却效果，并且比棉花大大减少了汗水消耗。

i-Cool设计原则的实际应用可行性基于商业织物得到了很好的验证，预计i-Cool概念可为下一代排汗纺织品提供有前途的设计指南。

图2. 图 2i-Cool (Cu) 纺织品的芯吸性能、耐热性和瞬态液滴蒸发测试。

图3. 带有反馈控制回路和测量的人造汗皮平台。

图4. i-Cool(Ag)纺织品对i-Cool功能结构的实际应用可行性论证。

链接：

https://doi.org/10.1038/s41467-021-26384-8