具有机械耐用性的稀土生物聚合物纤维，用于高效太阳能热能管理

《Advanced Functional Materials》：Mechanically Durable Rare-Earth Biopolymer Fibers for High-Efficiency Solar-Thermal Management

生物基光热纤维通过整合普鲁士蓝-钠氮化镓纳米复合物实现光热效率提升（η=85%）和机械性能增强（σ=558MPa），同时具备优异热疲劳抗性（500次循环后保留92%强度）。0.35mm薄纤维织物在寒冷环境下仍能维持32.4℃的热量保留，效率超越传统光热纤维和25mm羽绒。

　　

摘要

基于生物材料的光热纤维为个人体温调节提供了可持续且对皮肤友好的解决方案。然而，由于太阳能转换效率较低以及在极端条件下的机械性能较弱，这些纤维的实际应用受到限制。为了解决这些问题，研究人员设计了将生物聚合物光热纤维（bioPTFs）与普鲁士蓝-NaNdF₄纳米复合物（NdNCs）结合的光热纤维。通过一种交叉弛豫机制，Nd³⁺能级与染料的连续能带耦合，显著增强了光热转换效率，促进了非辐射衰减过程。同时，NdNCs通过盐桥和氢键诱导生物分子结构重组，增加了β-折叠片含量并使交联网络更加紧密。这种生物光热纤维的光热转换效率（η = 85%）和拉伸强度（σ = 558 MPa）均超过了传统光热纤维。此外，它们还具有出色的抗热疲劳性能，在5倍太阳辐射强度（0.5 W cm^?2）下经过500次循环后仍能保持92%的拉伸强度。厚度仅为0.35毫米的bioPTF织物具有与25毫米厚的羽绒服相似的保温效果，在寒冷环境中仍能保持32.4°C的温度。这一创新策略代表了纤维工程领域的新范式，具有广泛应用于个人体温调节的潜力。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。