近日,江南大学魏取福教授团队在期刊《Chemical Engineering Journal》上发表了最新研究成果“协同辐射冷却与蒸发冷却的一体式纳米纤维-水凝胶复合材料”。该材料将纳米纤维多孔骨架与吸湿水凝胶体系一体化复合,把辐射冷却、蒸发冷却两种被动降温机制耦合,解决单一冷却模式在高温高湿环境下效能衰减的行业痛点,为个人热管理纺织、户外防护面料开辟新路径。
传统辐射冷却材料依靠向外太空辐射热量实现降温,在湿度较高的环境中红外发射效率下降;单纯蒸发冷却依赖水分挥发吸热,存在储水有限、需要频繁补水的短板。本次一体式复合材料以静电纺丝纳米纤维构建多孔支撑骨架,孔隙结构保障水汽输运与透气性能;复合功能水凝胶相,借助吸湿盐组分捕获环境水汽,实现水分自持供给,不用频繁人工补水。材料一方面依靠光学调控实现高太阳反射率、大气窗口高红外发射率,发挥辐射散热能力;另一方面依托水凝胶水分相变吸热,释放蒸发冷却效应,两种机制协同放大被动降温效果。
性能测试表明,该复合体系在日照、高湿度等复杂户外条件下,相较单一辐射冷却材料可实现更大温降。纳米纤维网络提升材料力学柔韧性,改善传统块状水凝胶脆、难以裁剪缝制的缺陷,初步具备织物化、可穿戴的应用潜力。材料同时拥有良好的水汽渗透能力,兼顾降温功能与穿戴透气舒适性。
该材料面向多场景应用方向,既可以开发高温作业防护服、户外穿戴热管理面料,也可拓展至建筑围护、电子器件散热等领域。现阶段成果尚处于实验室研究阶段,后续需要攻克大尺寸制备、循环服役稳定性、成本控制等难题,推动科研成果向功能纺织品产业转化。纺织新材料作为新质生产力重要载体,该成果也体现国内在被动降温智能纺织材料领域的创新进展。
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