無源自適應(yīng)熱管理技術(shù)（Passive？self-adaptive thermal management）是無需外界能源驅(qū)動、通過材料自身理化性能調(diào)控和設(shè)計即可實現(xiàn)環(huán)境響應(yīng)熱管理行為的技術(shù)，包括自適應(yīng)降溫和保溫等，在極端環(huán)境人體熱管理（Personal thermal management，PTM）、建筑無源調(diào)溫系統(tǒng)以及碳減排方面具有潛在的應(yīng)用價值。中國科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所通過凝膠、氣凝膠及其復(fù)合結(jié)構(gòu)設(shè)計，實現(xiàn)了系列耐極端環(huán)境復(fù)合材料的制備、氣凝膠溫度開關(guān)、跨介質(zhì)熱管理（Cross media thermal management，CMTM）、按需熱管理（On-demand）、高低溫雙向調(diào)控等，撰寫了基于環(huán)糊精分子的高分子設(shè)計合成策略及其在多孔材料氣凝膠構(gòu)筑方面獨特優(yōu)勢的綜述文章。 ？？？？？ 

　　集超低密度和極低熱導(dǎo)率于一體的氣凝膠在熱管理調(diào)控材料中具有獨特優(yōu)勢。而超細(xì)單分散氧化硅氣凝膠微球的常壓干燥制備是本領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)瓶頸。傳統(tǒng)的表面活性劑和乳液聚合等方面均面臨球形度低、粒徑大、粒徑分布寬等問題。通過前驅(qū)體的水解度調(diào)控和復(fù)合溶劑的策略，研究實現(xiàn)了超細(xì)單分散氧化硅氣凝膠微球的一步法常壓干燥，得到的氣凝膠微球的粒徑分布主要分布在1～3 μm，可有效地散射太陽光，減少太陽輻射加熱（圖1）。

　　進(jìn)一步，該研究通過調(diào)控氣凝膠微球的粒徑大小及其分布、顏色，以及采用不同紅外發(fā)射率的聚合物薄膜對氣凝膠進(jìn)行封裝，實現(xiàn)了自適應(yīng)的保溫或降溫，同時，通過模擬計算使用該氧化硅氣凝膠前后用于建筑供暖和冷卻排放的CO₂的當(dāng)量，可以發(fā)現(xiàn)在全球大部分氣候下，氧化硅氣凝膠微球的使用可以顯著降低CO₂的排放（圖2）。相關(guān)成果以Ultrafine silica aerogels microspheres for adaptive thermal management in large-temperature-fluctuation environment為題，發(fā)表在Chemical Engineering Journal上。 

　　此外，氣凝膠通常被認(rèn)為具有優(yōu)異的隔熱保溫性能。而本研究發(fā)現(xiàn)，由于氧化硅氣凝膠在8-13微米波段具有高的選擇性發(fā)射率，因而其在戶外環(huán)境表現(xiàn)出強勁的被動無源輻射降溫（Passive radiative cooling，PRC）現(xiàn)象。那么，輻射降溫是氣凝膠的普適現(xiàn)象？為了回答這一問題，該研究合成了具有不同化學(xué)組分（氧化硅、氮化硼、石墨烯、凱夫拉、PBO、聚酰亞胺）的氣凝膠，以及具有不同微觀形貌（包括納米顆粒網(wǎng)絡(luò)、納米纖維網(wǎng)絡(luò)、納米片網(wǎng)絡(luò)和納米帶狀網(wǎng)絡(luò)等）。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，所有的氣凝膠在晴朗的夜間均表現(xiàn)出顯著的輻射降溫性能。研究表明，如果氣凝膠用于人體熱管理，在戶外活動時，必須考慮輻射降溫對氣凝膠隔熱保溫的影響，否則達(dá)不到理想的熱管理目標(biāo)（圖3）。相關(guān)成果以Universal passive radiative cooling behavior of aerogels為題，發(fā)表在Journal Materials Chemistry A上，并入選HOT Papers。 

　　對于嚴(yán)寒環(huán)境下的人體保暖，如何實現(xiàn)輕薄化是人們追求的愿望。雖然采用優(yōu)質(zhì)的羽絨可以實現(xiàn)保暖服的輕質(zhì)化，但通常面臨蓬松臃腫、易燃燒等問題。采用具有耐1300℃高溫的柔性氧化鋁陶瓷織物為基底，通過原位聚合聚吡咯制備核-殼的功能織物，具有優(yōu)異的阻燃和耐極端高溫性能，并能在不同氣候狀態(tài)下將太陽光快速轉(zhuǎn)化成熱量，實現(xiàn)人體的被動太陽光供暖（passive solar heating）（圖4）。由于聚吡咯具有導(dǎo)電性，該織物表現(xiàn)出優(yōu)異的電加熱性能（active joule heating），在3V電壓的驅(qū)動下溫度能在數(shù)秒內(nèi)升高至32℃，通過電壓的調(diào)節(jié)，具有穩(wěn)定的梯度溫度調(diào)節(jié)能力。該雙功能主被動供暖織物，為實現(xiàn)極寒環(huán)境下人體熱防護(hù)的輕薄化提供了重要支撐。相關(guān)成果以Conformal Structured Ceramic Textiles with Passive and Active Heating Functionality為題，發(fā)表在ACS？Applied Engineering Materials上。該工作由南京理工大學(xué)與蘇州納米所合作完成。 

　　論文鏈接：1、2、3 

圖1.？氣凝膠微球的制備示意圖、形貌表征以及與商用氣凝膠的光學(xué)性能對比 ？？？？？ 

圖2.？氣凝膠微球用于建筑熱管理領(lǐng)域可以節(jié)省的二氧化碳排放量對比 ？？？？？ 

圖3.？用于輻射降溫的氣凝膠及其人體熱管理調(diào)控示意圖 ？？？？？ 

圖4.？阻熱主被動供暖織物應(yīng)用原理示意圖、合成路線示意圖及實物照片