一种具有辐射降温功能的纺织品

高分子科学前沿发布时间: 2024-03-08

高温环境下的降温防护问题在人们的生产和生活中引起了高度重视，随着科学技术的发展，具有降温防护功能的纺织品在医疗健康、体育运动、消防安全等领域的应用越来越广泛，受到研究者的广泛关注。辐射冷却纺织品无需任何能量输入即可帮助散发人体热量，为个人热管理提供了有效的方式。

近日，清华大学与南京大学研究团队联合报道了一种聚甲醛（POM）纳米织物，它不仅实现了大气窗口（8~13μm）的选择性发射，而且还显示了剩余中红外波段的透射和太阳光（0.3~2.5μm）的反射，可在室外（晴天和阴天条件下）和室内（比典型纺织品低 0.5~8.8°C）实现高效的人体辐射冷却，为下一代智能纺织品的合理设计引入了新的可能性。

POM的振动吸收和发射的波长主要分布在大气窗口（8~13μm）内，表明其可作为开发辐射冷却纺织品的原料。基于此，研究人员通过静电纺丝制备了厚度约为260 μm的分层POM纳米纤维纺织品，合成的POM纳米纤维在0.3~2.5μm波段表现出高达94.6%的太阳反射率，在0.3~1.5μm太阳主波段平均反射率达到95.2%。相比之下，在4~25μm的MIR区域，POM纺织品表现出6.3%的超低反射率，表明其具有较高的MIR发射率和透射率，因此是一种理想的非反射纺织品。POM纺织品在8~13μm的大气窗口内表现出75.9%的高选择性发射率，在大气窗口外的平均透射率为70.0%。而且，POM纺织品在4~25μm整个中红外区域的平均透过率达到48.5%，表明它可以透过人体近一半的辐射能量。这些结果表明，POM纺织品具有自适应辐射冷却模型的特性，有望提供环境自适应的人体冷却。

研究人员在我国南京炎热夏季的三种典型环境中测试了POM纺织品的全天候辐射人体冷却性能，包括晴朗的室外、阴天的室外和室内环境。结果表明，在室外环境中（晴天和阴天环境），POM织物覆盖的皮肤模拟器在五个样品（裸露皮肤、棉织物、透射型纺织品、发射型纺织品、自适应型纺织品）中具有最低的表面温度，对人体表现出最佳的户外冷却性能。

除了优越的辐射冷却性能外，POM纺织品还表现多项服用性能指标，包括出色的耐磨性能、良好的透气性、机械强度、防水性和防潮能力。其具有13.3MPa的高拉伸强度，水接触角达到138°，半小时后保持在122°，远高于其他三种纺织品。在各种户外环境中，POM纺织品的辐射冷却性能比商用防护服显著增强，且具有更好的室内冷却性能，商业化潜力很高。