DOI: 10.1016/j.compositesa.2023.107622

被动辐射热管理是一种提供热舒适环境的有前途的节能技术。然而，静态功能和复杂的生产过程限制了其应用。在此，本研究提出了一种简单的策略来实现辐射冷却、辐射加热和主动电热加热功能的集成。值得强调的是，辐射冷却仅基于醋酸纤维素电纺膜的自反射结构和自发射分子特性。在冷却模式下，Janus薄膜的室外平均温度比商用棉布低9.4℃。同时，辐射加热和主动加热源于MXene的光热和电热性能。在加热模式下，Janus薄膜的平均温度比棉布高40℃。翻转Janus薄膜可实现动态热管理。总之，这种可扩展且通用的策略为动态热调节技术的发展铺平了道路。

图1.（a）用于人体热管理的双模式Janus薄膜的示意图。（b）Janus薄膜在冷却模式下的辐射冷却机制。（c）Janus薄膜在加热模式下的辐射加热机制。

图2.（a）双模式Janus薄膜的制造示意图。（b）Janus薄膜在冷却模式（顶部）和加热模式（底部）下的光学照片。（c）Janus薄膜在冷却模式下的SEM图像和CA纤维直径分布。（d）冷却模式下Janus薄膜的散射效率模拟。（e）Janus膜中醋酸纤维素纤维的红外光谱。（f）加热模式下Janus薄膜的SEM图像。（g）MXene纳米片的TEM图像。（h）MXene片和Ti3AlC2粉末的XRD图谱。

图3.（a）实验室制作的户外热管理性能测试装置。（b）冷却模式下Janus薄膜和棉布的反射和发射光谱。（c）Janus薄膜和棉布的白天户外PRC性能测试。（d）Janus膜和棉布覆盖的手臂在阳光照射前后的红外图像。在不同的非辐射热系数（Ta=25℃）下，Janus薄膜在白天（e）和夜间（f）的理论冷却功率。

图4.（a）Janus薄膜在加热模式下的反射光谱。（b）加热模式的Janus薄膜在0.5个太阳、1个太阳、1.5个太阳和2个太阳下的温度。（c）Janus薄膜在1个太阳下进行五次循环的光热和冷却响应。（d）无风对流和（e）有对流时Janus薄膜的室外PRH性能。（f）十点钟时Janus薄膜和棉布的红外图像。

图5.Janus薄膜室内热管理测量。（a）在模拟人体皮肤上进行热调节测试的装置示意图。由加热模式的Janus薄膜、冷却模式的Janus薄膜和棉布覆盖的模拟皮肤的温度变化（b）和稳定平均温度（c）。（d-f）冷却模式的Janus薄膜、棉布和加热模式的Janus薄膜的表面红外图像。（g）Janus薄膜的电热加热示意图。（h）Janus薄膜的电热响应性能。（i）Janus薄膜在2V、4V和6V电压下的温度读数。