ACS Nano | 吸湿排汗的辐射冷却织物
发布者：侯成义
发布时间：2022-02-16
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英文原题：A Moisture-Wicking Passive Radiative Cooling Hierarchical Metafabric作者：Xiaoshuang Zhang, Weifeng Yang, Zhuwang Shao, Yaogang Li, Yun Su, Qinghong Zhang, Chengyi Hou*, and Hongzhi Wang
为避免医学防护、消防、特种作业等工作场景以及高温天气对人体舒适感的影响和对个人健康的潜在危害，服装用的主动式与被动式热管理技术日益发展并受到了广泛的关注。其中，被动辐射冷却技术能够结合高的太阳光反射和红外线辐射/透过，实现零能耗的热量调控，在人体热管理领域逐渐受到重视。然而，考虑到人体在运动或高温下出汗极易导致体表与织物间温湿度显著升高、产生热而粘的不适感，辐射冷却织物的开发也不宜忽视人体湿度管理的需求。东华大学研究团队报道了一种兼具吸湿排汗功能的被动辐射冷却织物，成果以《A moisture-wicking passive radiative cooling hierarchical metafabric》为题发表在《ACS Nano》（https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.1c08227），东华大学为论文唯一完成单位，材料科学与工程学院硕士研究生张小双为第一作者，侯成义副研究员为通讯作者。该工作报道的织物具有匹配可见光波长的孔结构，在可见光波段具有99.16%的高反射率；织物基体醋酸纤维素中的化学键振动以及添加物SiO2和Al2O3颗粒中的声子极化共振提供了的“大气窗口”范围内的高红外吸收/发射率（78.13%）。当太阳辐照度约为730 W/m2时，与普通织物相比，辐射降温织物覆盖的模拟皮肤温度下降了∼5.4 °C。
同时，该织物中多级孔道的表面能梯度结构提高了其吸湿排汗能力，达到了市售吸湿快干面料相似的效果，不仅显著加快了皮肤与织物的干燥，快速的汗液蒸发还带来额外的降温能力。在阳光直射下，与普通织物相比，该织物覆盖的模拟出汗皮肤温度降低了16.6 ℃。
图2. 吸湿排汗辐射冷却织物的超快水传输（上）及蒸发降温性能（下）。
该吸湿排汗辐射冷却织物通过电喷技术制造，可用于医用防护服提高其湿热舒适性。将吸湿排汗辐射冷却织物与防护服用纺粘布结合得到新型防护服面料（图中“PM”），在保持必要的阻隔与抗撕裂性能同时，该新型面料具有一定的服内温湿度调节能力：仅用新型面料替代市售防护服（图中“CPC”）的局部区域，即可使服内作业人员的体表温度降低1.6 ℃，湿度降低15%。大面积地使用吸湿排汗辐射冷却织物有望为防护服等特种服装的湿热舒适性带来显著提升。
图3. 吸湿排汗辐射冷却织物用于防护服面料的制造（上）以及防护服内温湿度调控应用（下）。
