【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于热管理织物设计，特别涉及一种制热与散热双向个人热管理织物及其制备方法。
技术介绍
1、如今，极端天气条件和化石燃料燃烧引起的温室效应导致的气候变化对人类活动和公众健康构成严重威胁。酷暑和严寒等极端天气条件，加剧了对有效环境温度调节的需求，尤其是对户外工作者而言。此外，人们迫切需要开发节能和减少碳排放的热管理技术，以缓解日益频繁和严重的极端天气事件。个人热管理(ptm)侧重于人体微环境中的能量管理，是在降低能耗的同时提高热舒适度的有效策略。
2、传统的化学色彩(包括染料和颜料)由太阳吸收可见光谱产生，往往会增加辐射热负荷。如何在颜色引起的发热效应和散热之间取得平衡仍是一项重大挑战。与化学色彩不同，通过阳光与纳米结构相互作用而获得的结构色彩不会带来额外的热输入。zhang等人的研究表明，一种光子薄膜与混合了随机陶瓷颗粒的微金字塔阵列聚合物相结合，具有极佳的制冷性能[acs nano 2018,12(4),3095-3102]。值得注意的是，被动辐射制冷(prc)特性和微结构颜色的协同作用可通过减少吸热和散发多余热量显著提高冷却性能。因此，可以利用基于微结构的光子效应，实现不影响冷却性能的彩色表面，甚至产生正的净辐射冷却效应。
3、由于中红外发射特性和被动辐射加热(prh)区域的太阳反射特性相互矛盾，现有的大多数ptm织物只能实现单一的降温或保温特性。与降温纺织品不同，被动辐射供暖材料需要较高的太阳吸收率来实现有效的太阳供暖(sh)，并在中红外区域具有较低的发射率。然而，由于环境温度和太阳辐射强度
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本专利技术提供了一种制热与散热双向个人热管理织物及其制备方法，主要通过在织物表面喷涂一层非晶态结构的光子晶体涂层，提高织物在可见光近红外波段的反射率和中红外波段的发射率，同时在织物表面实现无热负担的物理着色满足纺织品多样化、美观性的需求，然后在织物的另一侧喷涂低发射率的mxene纳米片，利用mxene的被动辐射制热性能、光热转换性能以及焦耳热性能实现织物的加热热管理，得到了一种制热与散热双向个人热管理织物，本专利技术的织物实现了动态的个人热管理，实现了织物的制热效果，同时实现保暖和降温功能，为个人舒适性、能源效率和多场景应用提供了重要意义。
2、本专利技术提供一种制热与散热双向个人热管理织物，包括：纤维织物基底、设于所述纤维织物基底一侧的非晶态光子晶体结构色涂层、以及设于所述纤维织物基底另一侧的纳米材料涂层。
3、在本专利技术的一种实施方式中，纤维织物基底为聚乳酸纤维织物、棉织物、聚酯纤维织物中的一种。
4、在本专利技术的一种实施方式中，纳米材料涂层作为制热层为热管理织物提供制热模式，非晶态光子晶体结构色涂层作为散热层为热管理织物提供散热模式，热管理织物的制热模式和散热模式均可单独使用。
5、在本专利技术的一种实施方式中，非晶态光子晶体结构色涂层为sio2纳米微球、聚甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸(pa)纳米颗粒、纳米炭黑的混合物。
6、在本专利技术的一种实施方式中，sio2纳米微球粒径为180-300nm。
7、在本专利技术的一种实施方式中，纳米材料为石墨烯、agnws、碳纳米管、mxene纳米片中的一种或多种。
8、在本专利技术的一种实施方式中，非晶态光子晶体结构色涂层厚度为100-200μm，纳米材料涂层厚度为0.1-1.0μm。
9、本专利技术提供上述所述制热与散热双向个人热管理织物的制备方法，具体包括如下步骤：
10、(1)将纤维织物基底进行亲水化处理；
11、(2)将无水乙醇、水、氨水、正硅酸四乙酯按照体积比72:10:3:4-8混合、进行反应，离心、洗涤、干燥，得到sio2微球粉末；将sio2微球粉末分散于去离子水中，依次加入pa纳米颗粒和纳米炭黑制备sio2微球分散液；最后将sio2微球分散液喷涂到亲水化处理过的纤维织物基底表面，并进行固化；
12、(3)采用hcl和lif的混合溶液刻蚀ti3alc2，用去离子水洗涤至上清液ph为5-7，超声插层后离心，得到mxene分散液，将mxene分散液喷涂在纤维织物基底另一侧，最后干燥得到制热与散热双向个人热管理织物。
13、在本专利技术的一种实施方式中，步骤(2)中，sio2微球粉末、pa纳米颗粒与纳米炭黑的质量比为90-110:1-3:0.5-1.5。
14、在本专利技术的一种实施方式中，步骤(2)中，sio2微球分散液中sio2微球粉末的质量分数为10-30％。
15、在本专利技术的一种实施方式中，步骤(2)中，喷涂工艺为每喷涂15-20s，间隔5-10s。
16、在本专利技术的一种实施方式中，步骤(3)中，hcl的浓度为8-10m，hcl、lif、ti3alc2的用量比为40ml：3.2-6.4g：2.0-4.0g。
17、在本专利技术的一种实施方式中，步骤(3)中，超声插层的溶液为去离子水、无水乙醇、n,n-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、异丙醇中的一种或多种。
18、在本专利技术的一种实施方式中，步骤(3)中，mxene分散液的质量分数为10-30mg/ml。
19、有益效果：
20、(1)本专利技术设计了一种集成冷却和多模加热管理的彩色个人热管理织物，由辐射制冷涂层和辐射制热涂层喷涂而成的非对称彩色织物，包括纤维织物基底、非晶态光子晶体结构色涂层、低发射率纳米材料构建的涂层。因此，不对称集成冷却和多模加热管理的彩色个人热管理织物可以根据环境温度或穿戴者的需求，调控热量传递方向。在寒冷时保暖、在炎热时散热，从而保持适宜的体感温度，本专利技术的织物实现了动态的个人热管理，即可相比于模拟人体皮肤的温度在夏天实现10.2℃的降温，在冬天结合多模式的加热效应实现21.4℃的升温，为个人热管理在不同环境条件下提供更大的灵活性。
21、(2)本专利技术设计的集成冷却和多模加热管理的彩色个人热管理织物采用光子晶体和低发射率材料制备热管理纺织品，通过被动热管理技术如辐射散热、热反射和热储存等，不依赖传统能源消耗，减少了对空调和供暖设备的依赖，从而显著节约化石能源的消耗和使用，推动纺织行业向低碳、可持续化方向发展。
22、(3)本专利技术设计的一种集成冷却和多模加热管理的彩色个人热管理织物，其加热模式由被动辐射制热、光热和电热三种模式组成，通过整合多种加热方式可以满足不同场景下的热管理需求，实现精准控温减少能源消耗，兼具高效节能、智能灵活和低碳环保的优势。
23、(4)本专利技术设计的一种集成冷却和多模加热管理的彩色个人热管理织物，具有良好的透湿性能有效提高了穿着的舒适性，且非晶态光子晶体结构色层具有超亲水性，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种制热与散热双向个人热管理织物，其特征在于，包括：纤维织物基底、设于所述纤维织物基底一侧的非晶态光子晶体结构色涂层、以及设于所述纤维织物基底另一侧的纳米材料涂层。
2.根据权利要求1所述的一种制热与散热双向个人热管理织物，其特征在于，纤维织物基底为聚乳酸纤维织物、棉织物、聚酯纤维织物中的一种；非晶态光子晶体结构色涂层为SiO2纳米微球、聚甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸纳米颗粒、纳米炭黑的混合物；纳米材料为石墨烯、AgNWs、碳纳米管、MXene纳米片中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种制热与散热双向个人热管理织物，其特征在于，纳米材料涂层作为制热层为热管理织物提供制热模式，非晶态光子晶体结构色涂层作为散热层为热管理织物提供散热模式，热管理织物的制热模式和散热模式均可单独使用。
4.根据权利要求1所述的一种制热与散热双向个人热管理织物，其特征在于，非晶态光子晶体结构色涂层厚度为100-200μm，纳米材料涂层厚度为0.1-1.0μm。
5.权利要求1-4任一所述的制热与散热双向个人热管理织物的制备方法，其特征在于，包括如下
6.根据权利要求5所述的制热与散热双向个人热管理织物的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，无水乙醇、水、氨水、正硅酸四乙酯的体积比为72:10:3:4-8；SiO2微球粉末、聚甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸纳米颗粒、纳米炭黑的质量比为90-110:1-3:0.5-1.5。
7.根据权利要求5所述的制热与散热双向个人热管理织物的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，SiO2微球分散液中SiO2微球粉末的质量分数为10-30％。
8.根据权利要求5所述的制热与散热双向个人热管理织物的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，HCl的浓度为8-10M；HCl、LiF、Ti3AlC2的用量比为40mL:3.2-6.4g:2.0-4.0g。
9.根据权利要求5所述的制热与散热双向个人热管理织物的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，超声插层的溶液为去离子水、无水乙醇、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、异丙醇中的一种或多种。
10.根据权利要求5所述的制热与散热双向个人热管理织物的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，MXene分散液的质量分数为10-30mg/mL。
...【技术特征摘要】
1.一种制热与散热双向个人热管理织物，其特征在于，包括：纤维织物基底、设于所述纤维织物基底一侧的非晶态光子晶体结构色涂层、以及设于所述纤维织物基底另一侧的纳米材料涂层。
2.根据权利要求1所述的一种制热与散热双向个人热管理织物，其特征在于，纤维织物基底为聚乳酸纤维织物、棉织物、聚酯纤维织物中的一种；非晶态光子晶体结构色涂层为sio2纳米微球、聚甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸纳米颗粒、纳米炭黑的混合物；纳米材料为石墨烯、agnws、碳纳米管、mxene纳米片中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种制热与散热双向个人热管理织物，其特征在于，纳米材料涂层作为制热层为热管理织物提供制热模式，非晶态光子晶体结构色涂层作为散热层为热管理织物提供散热模式，热管理织物的制热模式和散热模式均可单独使用。
4.根据权利要求1所述的一种制热与散热双向个人热管理织物，其特征在于，非晶态光子晶体结构色涂层厚度为100-200μm，纳米材料涂层厚度为0.1-1.0μm。
5.权利要求1-4任一所述的制热与散热双向个人热管理织物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
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