超材料織物示意圖（來(lái)源：Science）

　　基于輻射制冷的原理和形態(tài)分級(jí)的設(shè)計(jì)理念，華中科技大學(xué)陶光明團(tuán)隊(duì)和浙江大學(xué)馬耀光團(tuán)隊(duì)，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，以實(shí)現(xiàn)高效戶外個(gè)人熱管理，可為所有人降溫。相關(guān)論文近日刊登于《科學(xué)》。

　　人體熱量從皮下組織傳導(dǎo)到皮膚，再通過(guò)衣物向周圍環(huán)境散發(fā)熱量，從而維持動(dòng)態(tài)熱平衡和相對(duì)穩(wěn)定的體溫。因此，通過(guò)衣物進(jìn)行個(gè)人熱管理是維持人體個(gè)性化熱舒適需求的有效方法。由于人體紅外輻射范圍與大氣透明窗口重疊，人體的熱輻射可直接通過(guò)大氣透明窗口向溫度低至3K的外太空進(jìn)行輻射制冷，實(shí)現(xiàn)零能耗的降溫。利用人體所穿戴織物進(jìn)行輻射制冷是傳統(tǒng)耗能熱管理技術(shù)極具潛力的替代、補(bǔ)充方案。

　　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，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。在此基礎(chǔ)上，研究人員進(jìn)一步利用紡紗織造和層壓技術(shù)，得到在太陽(yáng)光波段具有92.4%反射率、在中紅外波段具有94.5%反射率的超材料織物。

　　研究人員表示，經(jīng)測(cè)試，在無(wú)源輸入條件下，超材料織物可實(shí)現(xiàn)全天低于環(huán)境溫度2~10℃的良好制冷效果，借助大氣透明窗口增強(qiáng)熱量與外部寒冷空間的熱交換，并實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)太陽(yáng)輻射波段的高效阻擋。

　　例如，研究團(tuán)隊(duì)在考慮人體汗液蒸發(fā)的情況下，進(jìn)行了超材料織物與棉的降溫測(cè)試，整個(gè)過(guò)程中保持連續(xù)的水分蒸發(fā)，超材料織物下的模擬皮膚相較于棉低了近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、輕便的隨身空調(diào)，給使用者帶來(lái)極大的涼爽舒適感。

　　研究人員表示，這項(xiàng)技術(shù)對(duì)多尺度的光學(xué)層級(jí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，有效調(diào)諧超材料織物在太陽(yáng)光譜上精準(zhǔn)的光學(xué)響應(yīng)，使黑體輻射達(dá)到極限，展現(xiàn)了更優(yōu)異的功能。同時(shí)，對(duì)隨機(jī)結(jié)構(gòu)超材料的再創(chuàng)造并沒(méi)有提高制備難度及設(shè)備成本，可以與整個(gè)成熟紡織行業(yè)相兼容，具備零能耗、低成本、可產(chǎn)業(yè)化批量生產(chǎn)等特征，適合大規(guī)模推廣制備和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

　　相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1126/science.abi5484