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[CAFF文献阅读]超材料织物——可大规模制造的日间被动式辐射降温织物

来源:   作者:  发布时间:2021年10月13日  点击量:

温度在地球上起着至关重要的作用,稍有变化就可能会破坏生态系统。自工业革命以来,每年全球气温明显升高,且增长率不断攀升,全球变暖已经损害了气候模式和生态系统。而体温对人体的健康发挥着至关重要的作用,它必须保持在一个非常狭窄的范围内,身体功能才能够正常发挥。因此,降温在人类生活中极其关键,尤其是对在全球变暖影响下的室外工作人员来说。然而,传统降温技术,例如使用空调,需要消耗大量能源,通常会带来碳足迹。

东华大学潘绍武研究员和复旦大学彭慧胜教授以陶光明和马耀光教授研究团队近期发表在《科学》杂志上的成果——“超材料织物”为核心,撰写了题为“Making passive daytime radiative cooling metafabrics on a large scale”的评述。评述介绍了该工作通过制备一种具有分级形态的超材料织物,显示出有效的被动式日间辐射降温能力,并且可以很容易地通过工业纺织技术进行规模化生产,展现了智能服装在个人热管理方面的重要进展。

辐射降温技术通过大气透明窗口将热量散失到寒冷的宇宙空间,节能且环保。服装作为人体与环境之间的界面,在人体与外界进行热交换时起着重要作用。将辐射降温技术集成到服装中无疑是一种很有前景的实际应用方法。

图1 分级结构的超材料织物示意图


该超材料织物可以准确地对紫外、可见-近红外和中红外波段的光谱作出响应。研究人员在晴空条件下通过热测量测试了超材料织物的室外降温性能。结果显示,超材料织物所覆盖的模拟皮肤的温度分别比棉、亚麻、氨纶、雪纺和直接裸露状态低5.0,5.8,6.8,7.0和10.2 ℃。当志愿者身穿一半超材料织物、一半棉织物做成的背心,在太阳辐射下照射半小时后,两种织物下方的皮肤温差接近4.8 ℃。该超材料织物在其他应用场景中也显示出卓越的降温性能,例如可作为车辆覆盖物,同时织物具有绿色环保、透气、可水洗、防水以及低成本等优点。

评述指出,该分级形态结构的超材料织物可能会引起更多研究人员对辐射降温服饰的研究,但织物仍存在一定的改进空间,例如颜色的兼容性。总之,该研究为个人热管理提供了一条新的途径。

参考文献:

Pan S, Peng H. Making Passive Daytime Radiative Cooling Metafabrics on a Large Scale[J]. Advanced Fiber Materials, 2021.

DOI:10.1007/s42765-021-00098-4


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