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全球工业化加剧了气候变暖，致使极端高温事件频发，严重威胁人类生命安全。核心体温超过38.3 ℃易引发热相关疾病并阻碍经济发展。虽然人体可通过代谢调节和汗液蒸发维持热平衡，但在高强度运动或极端环境下，这些机制可能失效。在此背景下，人体热管理技术作为一种创新的节能途径备受关注，其通过精确调控人体微环境中的热传递过程，显著提高了能源使用效率。辐射制冷织物就是一类具有广阔应用前景并且备受关注的人体热管理技术，其利用地球（约300 K）与外太空（约3 K）之间的温差，将热量以电磁波形式经由“大气窗口”（Atmospheric transparent window，ATW，8–13 μm）辐射至外太空；同时，借助光子结构设计实现高太阳光反射，从而有效降低人体温度。
现有辐射冷却织物根据热管理机制可分为三大类：第一类是透射型织物，通过优化人体辐射波段的高红外透射率，建立高效热辐射通道以促进皮肤散热，主要适用于室内环境；第二类是发射型织物，借助高太阳反射率抑制外部热量吸收，并利用高中红外辐射率增强散热效果；第三类是选择性透射/发射型织物，通过精准光谱设计在大气窗口内实现高辐射率，同时在太阳光和非窗口中红外波段具有高反射率，以实现全天候自适应温控。值得指出的是，张如范团队开发的聚甲醛纤维基多场景适用型辐射制冷材料（Nature Sustainability, 2023, 6, 1446–1454）（图1a-d）以及集成针织导汗与涂层导热功能的辐射制冷超织物（ACS Nano, 2025, 19, 1, 826–836）（图1e-f），是选择性发射/透射型织物的典型代表。
图1：a)自适应人体辐射冷却功能的纺织品设计示意图。b）聚甲醛的FTIR-ATR光谱。c)聚甲醛纺织品照片。d)不同环境下商业服装和聚甲醛织物下皮肤的平均温度。e)辐射制冷超织物结构示意图。f)室外环境下有汗液人体皮肤的实际温度对比
清华大学张如范团队系统综述了辐射冷却织物的研究进展，深入解析人体热量交换的基本模型，以及基于高太阳反射率与中红外发射率协同作用的核心冷却机制。文章总结了材料光谱设计、制造工艺及结构优化策略，还着重介绍了蒸发-辐射耦合、温湿度调控等多功能集成技术，对关键性能指标进行量化评估。此外，文章还探讨了辐射制冷技术在自适应体温调节和健康监测等新兴应用中的潜力，彰显其多功能特性（图2）。
图2：多功能辐射冷却纺织品的材料结构、制造方法和应用
作者们首先综述了辐射冷却织物的研究进展及其代表性的制备方法，例如纤维纺丝、功能涂层、自组装及3D打印等。介绍了性能评价的方法，紫外-可见-近红外光谱与傅里叶变换红外光谱分别量化太阳反射率及红外反射与透射率，并依基尔霍夫定律计算发射率；之后还指出了理想织物需兼具高太阳反射率与中红外高发射率以提升冷却效能，同时具备高透湿性、透气性、机械强度与柔韧性以保障穿着舒适与实际应用。最后，作者们分享了当前该领域面临的挑战，并对其未来研究方向做了展望，例如目前辐射冷却面料多以白色高反光材料为主，视觉单一且易造成光污染，需要开发兼具热管理性能与视觉美感的彩色辐射冷却织物；皮肤贴附式健康监测器等可穿戴设备在长期使用时易导致热量积聚与微环境紊乱，需集成辐射冷却技术以有效缓解该问题，为新一代可穿戴设备提供功能-热管理的协同解决方案；辐射冷却与太阳能加热的单向性热调控难以应对多变的气候条件，需要发展能够根据环境实现冷却与加热智能切换的双向热调控策略；传统辐射冷却纺织品多使用不可生物降解材料，易造成环境污染，需要推动可再生材料与低碳制造工艺的应用。另外，还从辐射冷却技术与其它热管理策略（如蒸发冷却）的多功能集成，进一步展望了辐射冷却织物在户外热管理中的实用潜力与可持续发展价值。
论文信息
Wearable Radiative Cooling Fabrics for Personal Thermal Management
Linan Feng, Kangkang Wang, Aike Xi, Zhenyu Guo, Xinnong Wang, Ya Huang, Zhuojing Zhao, Siming Zhao, Rufan Zhang*
Advanced Materials Technologies
DOI:10.1002/admt.202501351
原文链接
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10.1002/admt.202501351
期刊简介
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