东华大学研发仿生蝶翅制冷纺织品，给身体降温 Engineering。论文标题：Tailoring Photonic-Engineered Textiles with Butterfly-Mimetic Tertiary Micro/Nano Architectures for Superior Passive Radiative Cooling
期刊：Engineering
DOI：https://doi.org/10.1016/j.eng.2023.07.019
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东华大学王学利、斯阳科研团队在中国工程院院刊《Engineering》发表题为 Tailoring Photonic-Engineered Textiles with Butterfly-Mimetic Tertiary Micro/Nano Architectures for Superior Passive Radiative Cooling（基于蝶翅三级微纳米结构的定制光子工程辐射制冷纺织品）的研究性文章。该团队成功制备出具有辐射制冷能力的定制光子工程可穿戴纺织品，这种仿生蝶翅结构的纺织品在个人热管理领域展现出巨大潜力，有望缓解人体在户外活动时的热不适问题。
随着全球气候变暖，热浪频发，户外工作和活动的人群极易受到热应激的威胁，个人热管理技术的重要性愈发凸显。传统的主动冷却法依赖大型压缩冷却系统，能耗大且需电力供应，而被动辐射制冷技术则为解决这一问题提供了新方向。然而，现有的被动辐射制冷材料在柔韧性、透气性和耐用性等方面存在不足，限制了其实际应用。
东华大学团队受丝带凤蝶单层翅膀独特光子结构的启发，利用微阵列技术，制备出辐射制冷纺织品（RCTs）。丝带凤蝶翅膀因其精细的分级多孔结构和固有材料特性，具备宽带太阳光反射和大气窗口散热能力。研究人员基于此，使用高大气窗口发射率材料构建了具有精细三级微 / 纳米架构的单层纺织品。
图 1. （a）丝带凤蝶翅膀的扫描电子显微镜图像，插图为丝带凤蝶的照片；（b）RCTs 制备过程的示意图；（c）~（f）不同放大倍数下具有三级微/纳米结构的 RCTs 形貌；（g）RCTs 工作原理示意图；（h）RCTs 的反射率光谱和发射率光谱。
RCTs 表现出卓越的性能。其太阳光反射率高达 91.7%，大气窗口发射率为 95.8%，能有效减少太阳能吸收，并通过大气窗口向太空辐射散热。在上海的室外测试中，正午炎热环境下，RCTs 覆盖的皮肤模拟器温度比棉织物低 4.4℃，冷却效果显著。
除了出色的制冷性能，RCTs 还具备良好的可穿戴性。它具有一定的透气透湿性，空气透过率达 45.3 mm/s，水蒸气透过率为 4744 g/(m²•d)，可减少汗液凝结，提升湿舒适性。同时，其机械性能良好，能承受 1158 N 的拉伸应力和 11% 的应变，且耐磨性优于普通纺织品。经过 10000 次磨损循环和 50 次洗涤循环后，仍能保持较好的性能。
这项研究为个人热管理领域带来了创新解决方案，其仿生设计和制备方法为被动辐射制冷材料的发展提供了新思路。未来，这种辐射制冷纺织品有望广泛应用于户外服饰、运动装备等领域，为人们在炎热环境下的活动提供更舒适的体验。
引用信息：
Hongyu Guo, Tianye Niu, Jianyong Yu, Xueli Wang, Yang Si. Tailoring Photonic-Engineered Textiles with Butterfly-Mimetic Tertiary Micro/Nano Architectures for Superior Passive Radiative Cooling. Engineering, 2023, 31(12): 120–126
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开放获取论文
https://doi.org/10.1016/j.eng.2023.07.019
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来源：Engineering
