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武汉纺织大学研究兼具被动日间辐射冷却与能量转换的可穿戴智能纺织品
时间:2026-05-15 10:06:43    来源:高分子科学前沿  

随着下一代便携式和可穿戴电子设备的发展,集成传感器需要兼具高韧性、高灵敏度以及高效的热管理能力,这对可穿戴系统的自适应热舒适调节提出了更高要求。传统的冷却方法主要消耗大量能源,难以应用于小型、轻量化和柔性设备中。因此,兼具柔顺性和稳定性的被动日间辐射冷却织物已成为平衡智能微电子器件灵活性与高效散热的理想解决方案。

近年来,通过将柔性纺织品与涂层、冷却膜或新型热调节材料相结合,研究者们在提升太阳光谱波段反射率和大气窗口发射率方面取得了显著进展。然而,传统表面涂层技术面临诸多局限:液体基涂层易流动导致稳定性差,固体基涂层难以紧密附着在不规则曲面或脆弱组织上。此外,现有传感器集成织物普遍存在透气性差、脆性大和热脆弱性等问题,严重限制了其大规模应用。

受冰植物表皮气泡状细胞结构的启发,武汉纺织大学殷先泽教授、杨诗文副教授、李泽豪博士研究团队开发出一种超轻质Janus织物,以聚电解质膜为关键组分——其固有的高稳定性、优异的离子电导率和良好的相容性赋予该织物卓越的结构灵活性和功能协同性。该设计集成了被动日间辐射冷却和传感功能,同时保持了透气性和定向水分传输能力。值得注意的是,这种聚电解质膜增强型织物在1个太阳强度下实现了9.86°C的亚环境冷却(净冷却功率为101 W m⁻²)、100%准确的动作监测以及稳定的摩擦电输出(在10 N恒定力下稳定输出10 V),同时还具有卓越的耐久性(1000次折叠循环)、可回收性和抗菌活性。

相关论文以“Biomimetic Janus Fabric with Ice Plant Bubble-Like Cell Structure for Passive Daytime Radiative Cooling and Energy Conversion for Wearable Applications”为题,发表在《Advanced Materials》上。