西安电子科技大学保宏教授团队在《Advanced Materials》上发表科研成果

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西安电子科技大学杭州研究院汽车电子研究所保宏团队在国际顶级期刊《先进材料》（Advanced Materials，影响因子27.4）发表最新研究成果，论文题为《基于智能热调节气凝胶的无源等温柔性传感器》（Passive Isothermal Flexible Sensor Enabled by Smart Thermal-Regulating Aerogels）。该研究利用智能热调节气凝胶，成功研制出一种环境自适应的无源被动等温柔性传感器，显著提升了柔性传感器在动态热环境下的长期监测稳定性。

这是保宏团队柔性电子研究领域在不到一年时间内，以研究院为第一单位，在《先进材料》（AM）和《应用物理评论》（AFM）两大国际顶级期刊上发表的第二篇论文。西安电子科技大学杭州研究院博士后钟申洁和西交利物浦大学博士生鲁博涵为论文共同第一作者，西安电子科技大学杭州研究院为第一署名单位，参与合作的单位还包括浙江大学、加州大学洛杉矶分校和苏州大学。

传统柔性传感器通常采用聚合物基底，导致其对环境变化高度敏感，传感输出性能稳定性较差。

为此，研究团队引入了被动式日间辐射制冷（PDRC）技术，这是一种无需额外能量输入的新型制冷方式。PDRC通过高效反射太阳辐射（0.3-2.5μm波段）并通过大气窗口（8-13μm波段）向太空辐射热量，实现物体表面的自发冷却。将PDRC与柔性传感器集成，可有效避免传感器在夏季高温环境下过热。然而，PDRC在冬季寒冷环境下可能导致传感器过冷。

此外，非辐射热（热传导）对热平衡同样至关重要。采用超低热导率材料，可在高温时减少环境热量向传感器的传递，并在低温时最大限度地减少内部热量损失。

然而，现有的传感器热调节策略难以同时满足散热和保温需求，如何在动态热环境下维持传感器额定工作温度仍然是一个挑战。

本研究提出了一种创新的无源被动等温传感器，该传感器集成了PDRC和热绝缘的可调热管理策略，以适应动态热环境变化。

无源被动等温传感器的热调控原理及微结构示意图

由中空微纤维组装而成的多层纤维素气凝胶(HCA)用作传感器顶部摩擦电负极材料，可在不同热环境下分别实现加热和冷却功能。HCA具有高阳光反射率和中红外发射率，是PDRC（辐射热过程）的理想材料。

同时，HCA具有超低导热系数（非辐射热过程）。夏季太阳辐射强烈时，PDRC发挥主导作用，实现辐射冷却；冬季环境温度较低时，HCA的低导热率则有效防止热量散失。

这项研究为开发新型环境自适应柔性传感器提供了新的思路，有望显著提升柔性可穿戴电子设备在动态热环境下的长期稳定性。

文章来源：西安电子科技大学

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