A Biomimetic Textile with Self-Assembled Hierarchical Porous Fibers for Thermal Insulation

材料科学 复合材料 保温 织物 热导率 多孔性 纺纱 热传导 微观结构 图层(电子) 热的 多孔介质 物理 气象学
作者
Yuechao Zhao,Fei Fang
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:14 (22): 25851-25860 被引量:21
标识
DOI:10.1021/acsami.1c24367
摘要

Natural biomaterials with a porous structure inspired smart textiles for personal thermal management. Inspired by the hierarchically fibrous structure of hides, self-assembled hierarchical fibers with cross-scale porous networks are fabricated by the facile wet-spinning method. The biomimetic textile (abbreviated as "T") woven by such fibers exhibits a low thermal conductivity (0.07 W/mK) comparable to that of cowhide. It also shows a high mechanical strength of up to 10 MPa as well as good flexibility (fracture strain exceeds 300%) and hydrophobicity. The heat conduction mechanism of the hierarchical structure is analyzed via finite element simulation. When immersed with the phase-change material, the textile (named as "P") works like an adipose layer. Integration of the layers of T and P effectively slows down the heat conduction and decreases the surface temperature, resembling an animal insulation system. The study paves the way to mass production of high-performance biomimetic materials with hierarchical cellular microstructures for application in thermal insulation.

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