可穿戴织物结合被动辐射冷却技术，具有优越和实用的个人热管理能力，在解决因全球变暖引起的能源需求、健康风险和环境问题等方面受到了广泛关注。然而，传统的被动辐射织物多为静态设计，无法动态响应不断变化和难以控制的环境条件，这对实现个人热管理的动态调节提出了重大挑战。
近期，东北林业大学王成毓教授、杨海月教授团队在Advanced Fiber Materials上发表了题为“Bioinspired Biodegradable Sandwich-Structured Porous Metafabric for Passive Personal Thermal Management”的研究成果。受尖翅银灰蝶翅膀鳞片的多层结构启发，开发了一种集被动辐射冷却和潜热储存于一体，同时具备高效的环境冷却和抵抗热冲击能力的静电纺丝“三明治”结构相变超织物，实现个人热管理的实时调节。全生命周期评估表明，该织物在具备高效冷却性能与可生物降解特性的同时，仍保持较低的环境足迹。 受蝴蝶翅膀鳞片的多层结构启发，制备了一种可生物降解的“三明治”相变超织物（SBPM），其太阳反射率高达97.2%，热导率低至0.0358 W/(m∙K)，可实现主动温控。冷却模式下，超高的太阳反射率可最大限度地减少热量输入，高达92.3%的红外发射率可大幅度地增加散热，实现高效的辐射制冷；放热模式下，当环境温度低于相变温度时，中间相变层释放储存的热能以提高周围温度。无论酷暑或严寒，SBPM均能为人体构建热动态舒适的微环境。 图1 受蝴蝶翅膀启发的三明治可生物降解相变超织物设计理念 如图2所示，Micro-CT图像证实“三明治”结构完整成型。该织物兼具良好的机械性能与优异的透湿透气性能，是开发智能可穿戴辐射制冷织物的理想候选材料。 图2 “三明治”结构可降解相变超织物的制备与表征 引入相变材料促使织物在极热的情况下降低温度，在低于人体舒适温度的情况下释放储存的热量提高微环境温度。低热导率和相变潜热储存，使该织物在高温环境中展现出卓越的抗热冲击能力,且具有良好的热循环稳定性，展示了其在户外被动冷却应用中的潜力。 图3 “三明治”结构可降解相变超织物抗热冲击性能 为了评估该织物在实际应用中的性能，在东北林业大学校园内进行了户外实验。实验结果表明，在晴朗或多云条件下，织物展现出优异的制冷效果，在太阳辐射强度为966 W/m2时，其温度比环境温度低约14.9 ℃。实验数据和理论模型一致表明，“三明治”结构对于提升太阳反射率和红外发射率具有关键作用，为日间被动辐射冷却的构型设计提供了新范式。 图4 “三明治”结构可降解相变超织物辐射冷却性能 SBPM除了在高温环境中具有出色的辐射冷却能力外，在自然环境中也具有良好的生物降解性，其使用过程符合可持续性标准；与商业纺织品相比，SBPM具有更好的环境效益，为绿色可穿戴织物的规模化应用提供了可复制的环保范式。 图5 “三明治”结构可降解相变超织物的环境影响 作为衣物使用时，该织物能够充当“第二层皮肤”调节温度，提供较好的热舒适感。经计算，该织物的辐射冷却功率约为46.94 W/m2。结合其优异的性能表现，SBPM显露出可持续热管理材料的巨大潜能，在促进可持续和节能纺织品发展方面具有重要意义。 图6 “三明治”结构可降解相变超织物的潜在适用性
