1**成果簡(jiǎn)介 **

盡管被動(dòng)輻射冷卻和主動(dòng)加熱正在成為下一代智能個(gè)人熱管理紡織品的兩個(gè)基本功能，但將相反的冷卻和加熱集成到一個(gè)具有出色穿著舒適性和多環(huán)境適應(yīng)性的織物中仍然具有挑戰(zhàn)性。本文，北京化工大學(xué)于中振教授和楊冬芝教授在《J. Mater. Chem. A》期刊發(fā)表名為“Dual-functional reduced graphene oxide decorated nanoporous polytetrafluoroethylene metafabrics for radiative cooling and solar-heating”的論文，**研究設(shè)計(jì)了一種具有獨(dú)特三明治結(jié)構(gòu)的雙功能還原氧化石墨烯（RGO）修飾納米多孔聚四氟乙烯（PTFE）織物，用于多場(chǎng)景個(gè)人熱管理。**通過(guò)組裝具有太陽(yáng)熱和高發(fā)射RGO層和高發(fā)射RGO層和可見(jiàn)透明聚二甲基硅氧烷支撐涂層的光譜選擇性納米多孔PTFE輻射冷卻基板，將相反的冷卻和加熱功能集成到夾層結(jié)構(gòu)的織物中。

所得的織物具有光譜選擇性特性，具有高太陽(yáng)光譜反射率（>90%，0.25-2.5 μm）和人體紅外輻射范圍內(nèi)的高透明度（>90%，7-14 μm）。對(duì)于環(huán)境溫度為36°C的輻射冷卻，構(gòu)織物可以散發(fā)皮膚的熱輻射，并通過(guò)最外層可見(jiàn)的反射納米多孔PTFE層防止太陽(yáng)輻射熱，與傳統(tǒng)棉布相比，實(shí)現(xiàn)了3.2°C溫度下降的輻射冷卻。而對(duì)于太陽(yáng)能加熱，織物可以通過(guò)外部RGO層將太陽(yáng)輻射轉(zhuǎn)化為熱量，保持更溫暖的表面微氣候，在 0 °C 的低溫環(huán)境下，比傳統(tǒng)棉布高出 17.0 °C。通過(guò)翻轉(zhuǎn)織物的正反兩面，可以輕松切換輻射冷卻和太陽(yáng)能加熱模式，以適應(yīng)各種場(chǎng)景。同時(shí)，這種雙功能織物還具有柔韌性、透濕性、防水性、防污性和阻燃性等特點(diǎn)，因此具有顯著的可穿戴性能。

2 圖文導(dǎo)讀

圖1、（a） 描述超結(jié)構(gòu)的輻射冷卻和太陽(yáng)能加熱機(jī)制的示意圖。（b） 說(shuō)明制造NPTFE/RGO/PDMS超結(jié)構(gòu)的示意圖。（c） 大NPTFE織物和制備的織物的數(shù)字圖片。（d） 超結(jié)構(gòu)規(guī)則通孔結(jié)構(gòu)的光學(xué)和（e）SEM圖像。（f 和 g）織物NPTFE層的SEM圖像。

圖2、a） 在AM 1.5 G太陽(yáng)光譜中分離的NPTFE層、RGO層和PDMS涂層RGO層的吸收。（b） NPTFE的FTIR總透射率和織物在HBIR范圍內(nèi)的紅外發(fā)射率。（c） 說(shuō)明室內(nèi)輻射冷卻測(cè)量的示意圖。（d） 在26.9°C的環(huán)境溫度下，用不同紡織品覆蓋的模擬皮膚的實(shí)時(shí)溫度和（e）平衡溫度。（f） 室內(nèi)輻射冷卻性能與文獻(xiàn)中報(bào)告的比較;紅色區(qū)域中的正值表示與裸露模擬皮膚相比的溫度升高，而藍(lán)色區(qū)域中的負(fù)值表示與覆蓋棉花的皮膚相比的溫度下降。（G–I）覆蓋手指和手臂的織物的輻射冷卻效果。

圖3、（a）在太陽(yáng)光照射下進(jìn)行太陽(yáng)能加熱和隨后的冷卻過(guò)程中織物的實(shí)時(shí)溫度曲線和（b）紅外圖像。（c） 不同太陽(yáng)光強(qiáng)度下織物的太陽(yáng)熱轉(zhuǎn)換性能。（d） 太陽(yáng)能熱加熱測(cè)量裝置和（e） 0°C寒冷環(huán)境中織物、NPTFE和棉花的紅外圖像。

圖3、（a、b） 顯示測(cè)量室外制冷和供暖性能的實(shí)驗(yàn)裝置照片和示意圖。（c） 室外輻射冷卻和 （d） 太陽(yáng)能熱加熱測(cè)量期間，不同紡織品覆蓋的模擬皮膚的實(shí)時(shí)溫度。太陽(yáng)輻照度和環(huán)境溫度記錄。

圖4、（a）水蒸氣透過(guò)率，（b）透氣性和（c）不同紡織品斷裂伸長(zhǎng)率的圖。（d） 顯示織物彎曲的數(shù)字圖片。（e） 織物在洗滌-干燥循環(huán)后的發(fā)射率和太陽(yáng)能熱加熱性能。（f） 織物的PDMS和PTFE層在30°傾斜板時(shí)的防水性能。水滴被滴到超結(jié)構(gòu)的不同側(cè)面，并記錄它們滑落到底部所需的時(shí)間。（g） 棉紡織品和織物在熱火焰上的燃燒實(shí)驗(yàn)。

3**小結(jié) **

綜上所述，本文設(shè)計(jì)了一種三明治結(jié)構(gòu)的雙功能織物，集被動(dòng)輻射冷卻、太陽(yáng)能加熱和令人滿意的耐磨性于一體，適用于多場(chǎng)景PTM。通過(guò)對(duì)NPTFE織物進(jìn)行簡(jiǎn)單的PDA親水改性以及隨后對(duì)高發(fā)光和太陽(yáng)能熱RGO層和可見(jiàn)透明的PDMS支撐層進(jìn)行葉片涂層來(lái)制備織物。得益于光譜選擇性透明NPTFE基材，所得織物在太陽(yáng)光譜中表現(xiàn)出出色的反射率（>90%），在被動(dòng)輻射冷卻的HBIR范圍內(nèi)表現(xiàn)出優(yōu)異的透明度。因此，它可以直接將熱輻射散發(fā)到外部環(huán)境，并防止太陽(yáng)輻射加熱與最外層的不透明NPTFE層，導(dǎo)致模擬皮膚在3°C的環(huán)境溫度下比商業(yè)棉布的溫度下降2.36°C。

通過(guò)簡(jiǎn)單地翻轉(zhuǎn)織物，可以實(shí)現(xiàn)基于裸露的廣譜吸收RGO層的高效太陽(yáng)能加熱，在0°C的寒冷環(huán)境中表現(xiàn)出令人印象深刻的太陽(yáng)能加熱性能，比商業(yè)棉布高17.0 °C。此外，超構(gòu)織物在戶外場(chǎng)景中仍保持其較高的PTM性能，并表現(xiàn)出出色的耐磨性、透氣性、防水性、防污性和阻燃性，顯示出可穿戴全天候PTM應(yīng)用的巨大潛力。





審核編輯：劉清