传统用于人体和居住环境热管理的加热和冷却技术产生了大量的能源消耗，而太阳能加热和辐射制冷是一种无需额外能源消耗的新兴可持续热管理技术。具体来说，太阳能加热依赖于物体在太阳光谱（300~2500nm）中的超光谱吸收，以实现优越的光热转换。另外，由于材料中化学键的随机旋转和振动跃迁引发了普遍的热辐射，因此，在白天通过放大物体通过长波长红外（LWIR）大气传输窗口（即8~13μm）的发射热辐射，并同时减少其对阳光的吸收，可以实现辐射冷却。基于金属氧化物、半导体、天然材料和聚合物的辐射冷却技术已被大量提出，以应对建筑冷却中对化石燃料的大量需求。然而，这些技术在多变天气条件下的单一效果无法实现双向温度调节的加热和冷却功能。例如，夜间单一的冷却效果甚至可能增加冬季加热的负担。因此，开发一种温度智能自适应热管理技术以应对波动环境条件是至关重要的。此外，这种智能自适应热管理技术应具备在环境温度变化时在冷却和加热模式之间切换的能力。

近期，清华大学曲良体教授团队开发了一种双模态光子纺织品，它能够在阳光下自主实现低温太阳能加热和高温辐射冷却。该纺织品是一种创新的自适应智能面料（SF），其中加载了还原氧化石墨烯包裹的热致变色微胶囊（G-TM）和硫酸钡（BaSO4）微纳颗粒。G-TM在低温下呈黑色，能高效吸收太阳辐射以实现加热。相反，在高温下，它转变为白色，并反射大部分太阳辐射，实现高光学调制。BaSO4有助于在大气传输窗口（即8~13μm）中实现高发射率以进行辐射冷却。该织物能够展现大约80%的可见光光学调制。实验证明，由这些纺织品制成的服装和帐篷（3.5m×2.9m×1.3m）能够实现温度自适应的全天候热管理，将热舒适范围扩大了8.5°C。这项研究展示了该产品在织物相关热管理应用中的巨大潜力，并揭示了探索温度自适应解决方案对于可持续和健康生活方式的重要性。该工作以题为“Temperature-adaptive dual-modal photonic textiles for thermal management”的论文发表在最新一期《Science Advances》上。

用于热管理的温度自适应双模光子织物的示意图

SF的制备和表征

SF的光学性质

SF的被动式日间辐射制冷和太阳能供暖性能

SF的其他特性和潜在应用

文章链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adr2062

（来源：高分子科学前沿）