封面文章丨 辐射制冷织物的制备及其多功能应用进展

封面设计作者：冯李楠。

封面设计以辐射制冷织物的降温机理为切入点，旨在通过分层可视化展示微纳孔隙的光学调控与被动降温功能之间的关联路径，勾勒出辐射制冷织物的制备及其多功能应用的研究前景。

画面左上角的太阳辐射出强烈的金黄色光束，光束照射在织物表面，模拟了太阳辐射入射场景。太阳光到达织物表面后，被外层的微纳多孔结构强烈散射与反射。这一过程有效阻碍了外部热量的输入，展示了材料对太阳光谱波段的高反射特性。与此同时，从织物表面向外发射出色彩鲜明的红色光线，这些光线代表热能向寒冷外太空的定向辐射。织物利用自身在大气窗口波段的高红外发射率，将人体热量以热辐射形式直接传递至外太空冷源，从而在不消耗外部能源的条件下实现高效被动降温。上述过程完整呈现了辐射制冷材料反射太阳光与发射红外热的协同降温过程。

封面的背景采用从上至下的渐变色设计。顶部深邃的星空蓝色调对应外太空冷源环境，中部较浅的蓝色区域象征地球大气层，底部渐变的蓝色与可见的地球轮廓还原了近地空间的环境特征。这种由高到低的色彩层次变化，构建了从织物表面经大气层向外太空传递热辐射的完整路径，为画面赋予了具有空间维度的科学叙事逻辑。

为此，清华大学张如范教授团队系统综述了该领域的最新进展。团队深入分析了高透射型、高发射型及选择性发射/透射型三类辐射制冷织物的光谱设计策略，阐述了其通过聚合物分子构象调控、纳米颗粒散射增强、多孔结构构筑及多层复合等方式实现高效光谱调控的机理。研究指出，通过材料本征特性优化、微纳结构设计及多功能涂层等协同策略，可在实现高太阳反射率（>90%）与高大气窗口发射率（>96%）的同时，兼顾透气透湿、力学柔韧及环境耐久等穿戴性能。例如，团队在文中介绍的聚甲醛纳米纺织品通过选择性发射/透射设计，在户外与室内分别实现0.5~8.8°C的降温效果；而集成相变材料与Janus结构的智能织物则实现了冷却/加热双向调节及热湿耦合管理，有汗状态下降温可达10.9°C。这些材料在户外运动防护、智能可穿戴设备、建筑节能及特种功能性服装等领域展现出广阔应用前景，例如利用人体辐射散热实现被动降温，或通过柔性传感与机器学习实现实时健康监测与手势识别。该综述不仅梳理了当前在性能平衡、耐久性及规模化制备等方面的技术挑战与优化策略，更为未来高性能辐射制冷织物的智能化、绿色化与产业化发展指明了方向。

图1 辐射制冷原理及不同类型降温示意图

张如范，清华大学化学工程系长聘副教授、特别研究员、博士生导师、国家高层次青年人才计划入选者、中国颗粒学会青年理事、中国化学会奖励推荐委员会委员, Smart Materials and Devices 客座主编, Coating、 Processes 编委, SusMat、 Carbon Future、 Carbon Energy、Carbon Neutralization、 Carbon and Hydrogen、 Particuology、 Clean Energy 及 Exploration 青年编委。主要从事纳米碳材料以及光热调控纳米材料的可控制备与性能表征及应用等方面的研究,共发表论文 147 篇,其中以第一/通讯作者身份在 Science, Nature Nanotechnology,Nature Sustainability, Science Advances, Nature Communications, Chemical Society Reviews,J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Advanced Materials, Nano Letters, ACS Nano 等国际知名期刊发表论文一百多篇。主持军委科技委重点项目、军委科技委基础加强项目、国家自然科学基金委面上项目、中石化重点项目等项目十余项。申请发明专利 20 余项,撰写学术专著 7 部。曾获第五届青山科技奖(2026)、中国颗粒学会自然科学一等奖(2024)、中国石油和化学工业联合会科技进步二等奖(2025)、中国石油和化学工业联合会“青年创新奖”(2024)、中国石油和化学工业联合会首届“彤程青年研发基金”(2023)、中国纺织工业联合会自然科学二等奖(2024)、中国化工学会“侯德榜化工科学技术青年奖”(2019)、中国化学会青年化学奖(2018)、《麻省理工科技评论》中国区“35 岁以下科技创新 35 人”(2018)、中国新锐科技人物(2018)、中国材料研究学会“全国超材料优秀青年学者”(2024)、全球华人化工学会“未来化工学者”(2024)、美国工程化科学协会“杰出创新奖”(2025)、 2019 国际化学元素周期表年《中国青年化学家元素周期表》入选者(2019)、教育部自然科学一等奖(2016)、瑞士乔诺法(Chorafas)青年研究奖(2015)等奖励。