一种可穿戴MnO制造技术

本发明专利技术属于复合膜材料技术领域，涉及制备可穿戴人体热管理复合膜材料，尤其涉及一种可穿戴MnO

A kind of wearable MnO

【技术实现步骤摘要】
一种可穿戴MnO2纳米线杂化膜及其制备方法
本专利技术属于复合膜材料
，涉及制备可穿戴人体热管理复合膜材料，尤其涉及一种可穿戴MnO2纳米线杂化膜及其制备方法。
技术介绍
随着国民经济的快速发展，空调和地暖等控温设备广泛地应用于日常生活中。尽管这些设备能够有效地调节温度，但普遍存在着能耗大、安全隐患和环境污染等问题。为了解决上述问题，我国倡导开发新能源(太阳能、风能、潮汐能等)，以缓解不可再生能源的消耗。然而，新能源技术存在成本高和能量转化率低等缺点。因此，开发新型材料替代能源的材料并提高能源利用率已成为研究的热点。最近，热管理技术如智能窗得到研究者的广泛关注，但是大部分智能窗吸收的能量加热在空间及非人体上，造成能量的损失。为了更有效的实现人体热管理，制备高性能热管理膜材料以实现“精准人体热管理”具有重要的应用价值和意义。根据斯忒藩-玻尔兹曼定律，材料的辐射功率与发射率成正比。因此，可以通过改变材料的发射率实现人体热管理。材料的红外发射率与其组分和表面结构有关，通过调变材料的微结构和组分，可实现材料的辐射功率的调控。MnO2纳米线杂化膜是种性能优越的层状无机功能材料，其表面形成的多孔结构增加了表面粗糙度，通过改变反应条件调控表面粗糙度，能够减弱红外的反射从而增加红外漫反射和发射，这有利于将人体辐射发射出去实现降温效果。相反，纳米金属涂层表面比较光滑，具有较高的红外反射率，构筑金属涂层有利于人体辐射返回到人体达到保温效果。因此，通过对MnO2纳米线膜表面结构设计，制备可穿戴MnO2纳米线杂化膜材料，可实现“精准人体热管理”。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的不足，本专利技术的一个目的是公开一种可穿戴MnO2纳米线杂化膜。技术方案：一种可穿戴MnO2纳米线杂化膜，具有叠层结构，所述杂化膜由β-MnO2纳米片/α-MnO2纳米线、α-MnO2纳米线和Ag/α-MnO2纳米线有序交织而成。本专利技术较优公开例中，所述β-MnO2纳米片/α-MnO2纳米线具有花状多孔结构和较低的红外反射率，β-MnO2纳米片的厚度为10～25nm。本专利技术较优公开例中，所述可穿戴MnO2纳米线杂化膜中α-MnO2纳米线含量低于20wt％，纳米线的长度不低于100μm。本专利技术较优公开例中，所述Ag/α-MnO2纳米线中银涂层厚度为50～80nm，具有较低的红外发射率。本专利技术的另外一个目的，在于公开了上述可穿戴MnO2纳米线杂化膜的制备方法，包括如下步骤：(a)、按MnO2纳米线与稀酸的质量体积比为1:100～1:300g/mL计，优选1:200g/mL，将MnO2纳米线分散在浓度0.001～0.1mol/L的稀酸溶液中，机械搅拌1～3d，取出洗涤至中性，得预处理MnO2纳米线；(b)、按预处理MnO2纳米线与蒸馏水的质量体积比为1:80～1:200g/mL计，优选1:150g/mL，将预处理MnO2纳米线分散于蒸馏水中，超声4～8min后机械搅拌1～3d，得MnO2纳米线悬浮液；(c)、按高锰酸钾与预处理MnO2纳米线的质量比为2:1～10:1g/g计，优选6:1g/g，将高锰酸钾加入MnO2纳米线悬浮液中充分溶解，调节溶液pH至4～6，转移到反应釜中，90～160℃水热12～48h，过滤，分别用水和乙醇洗涤3～5次，得β-MnO2纳米片/α-MnO2纳米线；按每升蒸馏水中加入1.0～3.0g的β-MnO2纳米片/α-MnO2纳米线计，磁力搅拌0.5～3h后，得β-MnO2纳米片/α-MnO2纳米线悬浮液；(d)、按β-MnO2纳米片/α-MnO2纳米线悬浮液与MnO2纳米线悬浮液的体积比为1:1～1:3L/L计，优选1:2L/L，真空抽滤β-MnO2纳米片/α-MnO2纳米线悬浮液得到β-MnO2纳米片/α-MnO2纳米线层，然后在其表面继续真空抽滤MnO2纳米线悬浮液，40～60℃温度干燥24～48h，优选50℃36h，得MnO2纳米线杂化膜；(e)、对MnO2纳米线杂化膜中的MnO2纳米线磁控溅射银涂层，得可穿戴MnO2纳米线杂化膜。本专利技术较优公开例中，步骤(a)所述稀酸溶液为稀盐酸、稀硫酸或稀硝酸中的一种或者多种组合。本专利技术较优公开例中，步骤(a)和(b)中所述的机械搅拌速率不低于600rpm。本专利技术较优公开例中，步骤(c)所述调节溶液pH至4～6是用稀盐酸或稀硫酸。本专利技术较优公开例中，步骤(e)所述磁控溅射条件为：操作温度25～35℃、操作功率5～45W、磁控溅射时间3～30min。步骤d)中将β-MnO2纳米片/α-MnO2纳米线悬浮液真空抽滤，得β-MnO2纳米片/α-MnO2纳米线层；在其表面继续抽滤超长的MnO2纳米线悬浮液，在压强的条件下MnO2纳米线会渗透到β-MnO2纳米片/α-MnO2纳米线表层，并与表层的β-MnO2纳米片/α-MnO2纳米线交织在一起，另外，MnO2纳米线之间形成交联的网状结构，能够形成牢固的MnO2纳米线杂化膜。本专利技术的特点：(1)、传统的风扇、空调和地暖需要对较大的空间进行加热或者降温，与风扇、空调和地暖等传统的热管理设备相比，本专利技术所公开的MnO2纳米线杂化膜具有可穿戴性，可实现精准热管理；(2)、与传统的纤维织物材料相比，本专利技术所公开的可穿戴MnO2纳米线杂化膜具有耐高温，耐腐蚀和耐酸碱性，对极端环境适应性强；(3)、本专利技术所公开的可穿戴MnO2纳米线杂化膜具有较好的柔韧性、抗菌性和良好的透气性，可实现红外散热与红外保温功能的切换，能够提高人体的舒适性；(4)、本专利技术所公开的可穿戴MnO2纳米线杂化膜的微结构和组分具有可调性，能够通过表面结构调变材料的抗菌、透气和红外辐射性能。有益效果本专利技术公开一种可穿戴MnO2纳米线杂化膜，所述材料一面光滑和另一面粗糙的表面，具有不对称红外辐射性能，其组成和结构可控，兼具抗菌性能和透气性能和不对称红外辐射性能，膜的厚度在微米级，具有较好的柔韧性，可用于精准人体热管理材料。本专利技术合成方法简单，有望工业化，所制备的杂化膜是一种具有发展前途的红外人体管理新材料，它的研究和应用具有潜在的经济价值和社会效益，在民用和军事领域都有较好的应用前景。附图说明图1.α-MnO2纳米线的扫描电镜图，其中a为低倍率图，b为高倍率图；图2.β-MnO2纳米片/α-MnO2纳米线的扫描电镜图，其中c为低倍率图，d为高倍率图；图3.Ag/α-MnO2纳米线的扫描电镜图，其中e为低倍率图，f为高倍率图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术进行详细说明，以使本领域技术人员更好地理解本专利技术，但本专利技术并不局限于以下实施例。除非另外限定，这里所使用的术语(包含科技术语)应当解释为具有如本专利技术所属
的技术人员所共同理解到的相同意义。还将理解到，这里所使用的术语应当解释为具有与它们在本说明书和相关技术的内容中的意义相一致的意义，并且不应当以理想化或本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可穿戴MnO

【技术特征摘要】
1.一种可穿戴MnO2纳米线杂化膜，具有叠层结构，其特征在于：所述杂化膜由β-MnO2纳米片/α-MnO2纳米线、α-MnO2纳米线和Ag/α-MnO2纳米线有序交织而成。


2.根据权利要求1所述可穿戴MnO2纳米线杂化膜，其特征在于：所述β-MnO2纳米片/α-MnO2纳米线具有花状多孔结构和较低的红外反射率，β-MnO2纳米片的厚度为10～25nm。


3.根据权利要求1所述可穿戴MnO2纳米线杂化膜，其特征在于：所述可穿戴MnO2纳米线杂化膜中α-MnO2纳米线含量低于20wt%，纳米线的长度不低于100μm。


4.根据权利要求1所述可穿戴MnO2纳米线杂化膜，其特征在于：所述Ag/α-MnO2纳米线中银涂层厚度为50～80nm，具有较低的红外发射率。


5.一种制备如权利要求1-4任一所述可穿戴MnO2纳米线杂化膜的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(a)、按MnO2纳米线与稀酸的质量体积比为1:100～1:300g/mL计，将MnO2纳米线分散在浓度0.001～0.1mol/L的稀酸溶液中，机械搅拌1～3d，取出洗涤至中性，得预处理MnO2纳米线；
(b)、按预处理MnO2纳米线与蒸馏水的质量体积比为1:80～1:200g/mL计，将预处理MnO2纳米线分散于蒸馏水中，超声4～8min后机械搅拌1～3d，得MnO2纳米线悬浮液；
(c)、按高锰酸钾与预处理MnO2纳米线的质量比为2:1～10:1g/g计，优选6:1g/g，将高锰酸钾加入MnO2纳米线悬浮液中充分溶解，调节溶液pH至4～6，转移到反应釜中，90～160℃水热12～48h，过滤，分别用水和乙醇...

【专利技术属性】
技术研发人员：张涛，顾斌，梁凯峰，岳学杰，邱凤仙，杨冬亚，黄雪云，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32