崔屹

shanyu

文章亮点：本研究展示了一种ZnO纳米颗粒嵌入纳米多孔聚乙烯（ZnO-PE）的辐射室外冷却的新型光谱选择性纳米复合材料纺织品。该纺织品通过反射超过90％的太阳辐照度并选择性地将人体热辐射传输到寒冷的外太空。与白天高峰条件下的普通纺织品相比，该纺织品可以使模拟皮肤避免过热5-13°C。由于其优越的被动冷却能力和大规模生产的兼容性，该辐射式户外冷却纺织品有望在从健康到经济的许多方面广泛地有益于社会的可持续性。

室外热应激对公共健康构成严重威胁，并限制工业劳动力供应和生产力，从而对整个社会的健康和经济产生不利影响。随着气候变化，将出现更加激烈和频繁的热浪，进一步对社会环境构成巨大挑战。然而，缺乏能够在没有强烈能量输入的情况下提供人体的局部室外冷却的有效且经济的方法。因此，在可持续发展的社会中，室外冷却在许多方面都是至关重要的，但由于其开放性，仍然是一个巨大的挑战。理想的解决方案是通过衣服对人体进行局部冷却。最近，辐射冷却纺织品已经被认为是有吸引力的策略，因为它发挥了人体在不需要任何能量输入的情况下发出热辐射的固有能力。对于室内环境，证明红外透明纺织品可以充分传递身体辐射热量允许被动个人冷却。然而，在阳光直射下的室外辐射冷却由于从太阳辐照度（≈1000Wm-2）和明显的体内热量产生（≈100Wm-2）增加了大量的外部加热而提出了更大的挑战，需要一种在太阳和中红外波长具有选择性响应的纺织材料。然而，尚未实现具有上述特性的纺织品。

近日，斯坦福大学崔屹教授课题组（通讯作者）在国际顶级期刊 Advanced Materials上发表 “Spectrally Selective NanocompositeTextile for Outdoor Personal Cooling”的论文。研究人员展示了一种用于室外辐射冷却的光谱选择性纳米复合材料纺织品，它显示出超过90％的太阳辐照度反射和人体热辐射的高透射率。通过结合了固有材料特性和结构光子工程，将氧化锌纳米颗粒（NPs）嵌入纳米多孔聚乙烯（ZnO-PE）中，开发出具有选择性光谱响应的新型纺织材料。结果表明：ZnO-PE可以使模拟皮肤避免过热超过10°C，相当于超过200 W m-2的冷却功率，与典型户外环境下的传统纺织品如棉花相比，太阳辐照峰值超过900 W m-2。此外，当汗液蒸发起作用时，与棉花相比，辐射冷却纺织品仍然可以避免皮肤模拟加热器过热达8°C。结果证明了将体温调节概念与纳米光子结构相结合用于被动户外个人冷却的卓越能力。这将导致个人热管理的革命性改进，不仅可以使个人健康受益，而且通过可持续的方式使工业生产力受益。