华中科大陶光明团队合作研发超材料辐射制冷织

近日，《科学》杂志在线发表了华中科技大学武汉光电国家研究中心陶光明课题组和华中科技大学武汉光电国家研究中心马耀光课题组的题为“Hierarchical-morphology metafabric for scaling被动白天辐射冷却”的网络刊物。浙江大学光电科学与工程学院。 ”研究论文。这项研究在分层形态结构（Hierarchical-morphology structure）的发展上取得了突破，这是一种可以大量制备的光学元织物，并且具有优异的白天辐射冷却能力，有助于实现高效的户外个人热管理意义重大。

辐射冷却技术旨在使表面物体在 8-13 μm 光谱透明窗口（ATSW）通过光谱控制到达温度接近绝对零的外太空，从而实现零能耗的被动制冷。选择性特异性中央控制技术在个人热管理领域逐渐受到关注。然而，由于目前的研究难以实现涵盖紫外线、可见光和红外线的广谱调控，因此在阳光直射的炎热环境中实现人体的有效降温仍然是一个挑战。

陶光明团队和马耀光团队在辐射散热面料研究领域取得重要进展，提出了一种形态层次结构光学随机元织物（Metafabric），根据织物的空间结构、纤维结构和纤维内部的微纳米结构进行分类。不同级别分别响应不同的波段，优化了光谱响应的效率，有效避免了不同波段的光谱。串扰，从而在整个 0.3 -25 μm 波段范围内实现有效的光谱控制。研究团队将光学超材料技术与批量纤维制备技术相结合，选用环保、可生物降解的聚乳酸为纤维原料，在特定波段引入新的光学特性，获得均匀连续的超材料纤维。在此基础上，进一步采用成熟的纺丝织造和层压技术，制备的Metafabric在太阳辐射波段（0.3-2.5 μm）中具有92.4%的反射率，在中红外大气窗口波段（8-13 μm）中具有94.5%的反射率。发射率。 Metafabric 可实现全天低于环境温度的昼夜辐射冷却；在中午（广州，2020年11月28日）模拟人体皮肤测试中，与同色商品面料（棉、氨纶、雪纺、麻）相比，Metafabric下的模拟皮肤温度可低5-7℃ .在汽车模型的散热测试中（广州，2020年12月7日），与商用车罩相比，Metafabric覆盖的模型内部温度可降低~27°C，无织物模型可冷却覆盖~30°C。此外，Metafabric 对实际暴露在阳光下的人体也有显着的降温效果（广州，2020 年 12 月 7 日）。与白色棉织物相比，可将人体表面降温4°C以上。同时，该面料具有优异的耐磨性，与整个纺织行业兼容，适合大规模推广和工业应用。

图 Metafabric 和棉布对人体表面降温对比测试。 (a) 人体表面降温试验照片； (b) 人体表面降温对比测试红外图像（左棉，右Metafabric）

本研究论文第一作者为武汉光电国家研究中心硕士生曾绍宁，博士生Pian浙江大学光电科学与工程学院思杰。陶光明、马耀光为共同通讯作者。项目合作方还包括山东赛东新能源科技有限公司、武汉纺织大学、青岛大学、中国纺织科学研究院有限公司。研究工作得到了国家自然科学基金的资助。

来源：华中科技大学

全文链接：

https://science.sciencemag.org/content/early/2021/07 /07/science.abi5484

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文章来源：《高分子材料科学与工程》 网址: http://www.gfzclkxygc.cn/zonghexinwen/2021/0823/675.html