近日，本课题组的研究论文《Radiative Cooling Meta-Fabric Integrated with Knitting Perspiration-Wicking and Coating Heat Conduction》被ACS Nano接收。论文共同第一作者为刘瑞娜、赵思名，通讯作者为清华大学化工系张如范副教授。
辐射制冷是一种新兴的零能耗热管理技术，对高温天气户外场景中的人体降温具有重要意义。然而，现有的辐射制冷纺织品受限于固有降温功率低、疏水性高和导热性差等问题，难以在实际应用中实现令人满意的降温效果，尤其是炎热夏季伴随的排汗和散热问题。本研究中，我们开发了一种集成优异排汗性能、热传导性能和辐射制冷降温性能于一体的超织物，该织物正面采用聚甲醛（POM）纳米纺织品作为选择性辐射制冷发射体，反面采用亲肤导热硅胶作为热传导体，并采用图案化的竹纱线（一种从竹子中提取的纤维素纤维，具有良好的亲水性）作为汗液传输通道。这种超织物能够迅速（几秒钟内）从皮肤表面吸收汗水并传输至织物外侧，同时织物导热系数高达1.5 W/(m·K)，防止人体在高温户外出现过热现象，表现出优异的人体降温效果（比没有汗液时的超织物低 10.9 ℃）。此外，即使不排汗，超织物仍能够比商用棉织物实现 9.6 ℃的降温，这项研究为设计具有实际应用价值的个人热管理纺织品提供了一种新的思路。
首先我们对超织物进行了合理的模型和光谱设计以满足夏季高温户外实际场景下的使用。
图1. 超织物的模型和光谱设计
按设计制备出辐射制冷超织物，对结构、光谱和热传导性能进行了测试表征，实现了太阳光波段较高的反射率(96.53%)和大气透明窗口高的红外发射率(80.3%)，平均热传导系数1.5 W/(m·K)。
图2. 超织物的结构、光谱和热传导系数测试表征
对超织物正反面的汗液传输行为进行了评估，超织物与商用棉布对比，具有优异的导汗性能，并且通过竹纱线在正反面的不对称图案化设计实现了单向导汗。
图3. 模拟汗液传输
在模拟皮肤和真实人体皮肤表面进行了户外降温测试，真实场景下，超织物比裸皮肤、商用棉布和POM纳米纤维膜分别实现了10.5 ℃, 2.5 ℃ 和 1.7 ℃ 的降温，具有重要的实际应用前景。
图4. 超织物的户外降温测试
此外，超织物还具有较好的可穿戴性，有望实现实际场景下的应用。
图5.超织物的可穿戴性测试
该研究工作得到了国家自然科学基金和国家重点研发计划的支持。ACS Nano是美国化学会旗下的综合性期刊，专注于纳米材料领域的顶级研究成果。该期刊2023年的影响因子为15.8。
