中國(guó)紡織工業(yè)聯(lián)合會(huì)科技發(fā)展部

無(wú)源制冷光學(xué)超材料織物----實(shí)現(xiàn)零能耗的戶外防護(hù)

發(fā)布時(shí)間21/07/19

來(lái)源：

人們?cè)谏a(chǎn)和作業(yè)時(shí)不可避免地需要暴露在高溫暴曬的室外環(huán)境，實(shí)現(xiàn)零能耗的戶外防護(hù)成為人們迫切的需求。如何高效率、低能耗地避免此類熱應(yīng)激對(duì)人體造成的傷害，同時(shí)解決戶外極端高溫問(wèn)題。據(jù)此，華中科技大學(xué)陶光明教授和浙大馬耀光教授基于智能可穿戴的無(wú)源降溫技術(shù)，開發(fā)了一種無(wú)源制冷光學(xué)超材料職務(wù)，在陽(yáng)光直射的戶外高溫環(huán)境下，實(shí)現(xiàn)了以實(shí)現(xiàn)高效的戶外個(gè)人熱管理，可為所有人降溫。該工作發(fā)表于國(guó)際頂級(jí)期刊“Science”。

陶光明團(tuán)隊(duì)和馬耀光團(tuán)隊(duì)基于輻射制冷的原理和形態(tài)分級(jí)的設(shè)計(jì)理念，聚焦與人們?nèi)粘Ｉ钭蠲芮胁豢煞指畹姆b，研發(fā)了在陽(yáng)光直射的室外環(huán)境下可無(wú)源使用的隨身“空調(diào)”——無(wú)源制冷光學(xué)超材料織物。無(wú)源制冷光學(xué)超材料織物具有分級(jí)形態(tài)結(jié)構(gòu)，根據(jù)織物空間結(jié)構(gòu)、纖維結(jié)構(gòu)、以及纖維內(nèi)部納米結(jié)構(gòu)，在不同的空間、不同的尺度上進(jìn)行分級(jí)，形成了一種宏觀有序，微觀隨機(jī)的形態(tài)學(xué)分級(jí)體系。研究團(tuán)隊(duì)將光電超材料技術(shù)與批量纖維制備技術(shù)相結(jié)合，選用綠色環(huán)保、生物可降解的聚乳酸（PLA）為纖維原料，引入特定波段光學(xué)新特性，獲得了均勻連續(xù)的超材料纖維，同時(shí)纖維強(qiáng)度足以利用縫紉機(jī)在商用面料上進(jìn)行任意文字和形狀的繡花。通過(guò)人體皮膚測(cè)試，超材料織物相較于商用白色棉織物，其最高降溫可超過(guò)4 ℃。超材料織物在陽(yáng)光直射的室外環(huán)境下展現(xiàn)了顯著降溫效果，如同無(wú)源輕便地隨身空調(diào)，給使用者極大的涼爽舒適感。

在成本方面，研究團(tuán)隊(duì)將新材料引入纖維內(nèi)部，纖維成本僅增加10%左右，在這種極小的成本差異下卻能帶來(lái)優(yōu)異的降溫性能，可造福每個(gè)有防護(hù)降溫需求的人。超材料織物具有面料所擁有的一切特點(diǎn)，觸感柔軟親膚，舒適透氣。纖維或織物形態(tài)可通過(guò)刺繡、裁剪和縫紉融入到我們?nèi)粘Ｉ畹南嚓P(guān)商業(yè)產(chǎn)品中，普適性強(qiáng)；并且在實(shí)際使用時(shí)能適應(yīng)任意物體表面，比如防曬服、帳篷、汽車罩、傘或保護(hù)任何暴露在天空下、受到陽(yáng)光傷害的人和物體。超材料織物的主要目標(biāo)人群包括運(yùn)動(dòng)員、警察、清潔工、快遞員和醫(yī)護(hù)工作者們。

2021年5月，在山東青島舉辦的首屆高等學(xué)校科技創(chuàng)新大會(huì)上，零能耗光學(xué)超材料制冷織物項(xiàng)目受邀參加高校科技創(chuàng)新成果展，為建黨100周年獻(xiàn)禮。該項(xiàng)研究也真的體現(xiàn)了從基礎(chǔ)研究鋪到產(chǎn)業(yè)化的科研，從源頭創(chuàng)新突破，推動(dòng)纖維新材料向功能化、智能化、綠色化發(fā)展，推進(jìn)產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)高級(jí)化，構(gòu)筑產(chǎn)業(yè)體系新支柱。實(shí)現(xiàn)了習(xí)近平總書記所強(qiáng)調(diào)的要“打好產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)高級(jí)化、產(chǎn)業(yè)鏈現(xiàn)代化的攻堅(jiān)戰(zhàn)”。