体温是指人体内部的温度,保持恒定的体温是保证人体新陈代谢和各项生命活动的首要条件。当人体所处的环境温度发生变化时,体温的恒定状态将会受到破坏,人体自身就会在下丘脑的调控下,通过内分泌腺、骨骼肌、皮肤血管、汗腺等组织的协同作用,调节机体产热和散热,来维持体温平衡。当人体所处的环境更加复杂多变时,人体自身的体温调节系统将不足以维持恒定的体温,因而需要服装等外部介质的辅助。人体热量管理（Personal Thermal Management,PTM）,即通过服装等外在介质的改变来调节人体体表环境的温度,使其维持在健康体温左右,从而保证人体处在一个安全、舒适的状态,并极大程度地提高人体应对外界环境变化的能力;同时,通过有效的方式将人体热量收集起来转化成电能,为随身电子设备供应能量。近年来,随着材料加工技术、微电子技术以及纺织技术的快速发展与进步,PTM开始由被动式调温向主动式调温发展,甚至是向智能化的能量收集发展。各种新型二维材料的出现,更是为开发和设计具有人体热量管理功能的智能服装打开了新的思路。然而,目前已知的PTM材料及器件在温度调节方面仍然面临功能单一,难以应对复杂多变的外部环境的问题;在热量捕获方面面临柔性热电材料转换效率低,难以实用化等问题。针对上述问题,本课题通过研究新型二维纳米材料,实现了热量管理材料与器件的轻量化、柔性化,赋予其自适应的热量管理功能和高效的热量捕获能力。这种热管理材料,有望使PTM服装满足复杂多变的环境需求,并为随身的电子设备提供能量。具体研究内容包括:采用高通量的刮涂法和温和、环保的维生素C热液回流法,制备了具有厚度可控、高导热、高电热响应特性的大面积石墨烯纸。进一步通过编织、镂空、剪纸等工艺,设计了可与传统织物高度集成的PTM器件。所开发的PTM器件具有保暖和降温双向调温功能,同时,PTM器件还具有良好的可拉伸性和透汽性。这将为未来人体体表环境热量调节的智能化提供有效的解决方案。将刮涂法和冰模板法结合,制备了具有三维网络结构的自支撑石墨烯薄膜材料（PGFs）,通过化学还原和物理还原两种方法对其实现了p型掺杂和n型掺杂。以p型和n型PGFs为活性材料,分别以聚酰亚胺和PDMS为基底,设计了全无机柔性热电器件和可拉伸热电器件。全无机柔性热电器件可在高温环境下稳定工作,可拉伸热电器件能够承受人体运动引起的机械形变。这两种器件在热能捕获方面显示出了优异的性能。通过Au纳米颗粒的原位生长,在二维MoS₂组装过程中引入“肖特基接触”,导致了2H相MoS₂的p型掺杂,实现了电导率和塞贝克系数的“去耦合”,显著提高了MoS₂的功率因子。所制备的柔性热电器件显示出了优异的热电性能。这种器件在人体热量捕获方面具有很好的应用潜力。采用热液合成法制备了p型和n型二维金属硫族化合物Bi₂Te₃和Sb₂Te₃,以二维金属硫族化合物为活性层,以棉纤维织物为结构层,通过简单高效的浸渍法制备了热电织物。基于热电织物设计的器件显示出了良好的热电性能和透汽性,为人体热量的捕获和随身能源器件的构建提供了思路。