各领域对于具有防护性和热湿舒适性的智能膜都提出了很高的要求。然而，现有的膜在耐液性和透湿性之间存在权衡难题，且热调节能力较差。

近期，东华大学丁彬教授&张世超研究员团队开发了一种基于湿度诱导电纺丝和电网格同步发生的新颖策略，以合成用于个人舒适度管理的双网络结构纳米纤维/网格。操纵旋转射流和带电液滴的喷射、变形和相分离，可以创建由辐射冷却纳米纤维和2D纳米结构网格组成的纳米纤维膜。这种智能膜结合了含真正纳米级纤维（～70nm）的2D网状结构、小孔径（0.84μm）和超疏水表面（151.9°），具有高拒液性（95.6kPa）、较好的透气性（4.05kg/m²/d），以及卓越的冷却性能（比商用棉织物低7.9℃）。这一策略为设计先进的个人防护智能纺织品开辟了一条新的途径。

图1.（a）RC网状膜的合成示意图。（b）显示膜的防水、透气和辐射冷却性能的示意图。（c）RC网格的扫描电子显微镜（SEM）图像。（d）普通纳米纤维膜和RC网状膜的平均孔径和粗糙度。（e）电纺PVDF-HFP纳米纤维膜和RC网状膜的W&B性能比较。（f）RC网状膜的反射率和发射率。（g）穿着棉布和RC网状膜暴露在阳光下10分钟后的红外热像图。（h）大型RC网格（0.6mx1.4m）的照片。

图2.（a）PVDF-HFP/DMF/H2O体系的三元相图。（b）PVDF-HFP粗纤维的形成过程和PVDF-HFP溶液在高RH下的光学图案演变。（c）90%RH下PVDF-HFP纳米纤维的SEM图像。（d）基于微电场调节的电网格过程的示意图。（e）平板和多孔收集器的电场分布。（f）SEM图像显示了由多孔收集器形成的纳米结构。（g）RC网格的SEM图像。普通纳米纤维膜和RC网状膜之间的（h）BET表面积、（i）孔径分布和（j）粗糙度比较。

图3.（a）WCA和孔径之间的拉普拉斯压力关系。（b）RC网状膜对各种液体的CA和耐水性。（c）膜在不同湿度和温度下的透湿性。（d）PU膜、PVDF-HFP膜和RC网状膜在不同压降下的透气性。（e）常见电纺纤维（左上）和超细纳米纤维（右上）周围的气流模拟以及空气分子传输特性的模拟（下）。（f）显示RC网状膜的W＆B性能的光学图像。普通纳米纤维膜和RC网状膜之间的（g）UV-vis-NIR反射率和（h）红外发射率的比较。（i）PU膜、PVDF-HFP膜和RC网状膜在模拟阳光下的热成像。

图4.（a）RC网格与已报道的W＆B膜之间的防护性能比较。（b）暖体假人的照片（左）以及RC网格和商用PTFE膜的耐热性和防潮性（右）。（c）PTFE膜和RC网状膜覆盖的人体模型皮肤的表面温度。（d）自制的室外降温性能测量装置示意图（左），以及在中国上海进行室外降温测量时，对被各种样品覆盖的模拟皮肤的温度跟踪（右）。（e）在阳光直射下穿着自制衬衫的志愿者的光学图像（左）和温度跟踪（右）。

该工作以“High-Performance Waterproof, Breathable, and Radiative Cooling Membranes Based on Nanoarchitectured Fiber/Meshworks”为题发表在《Nano Letters》（DOI:10.1021/acs.nanolett.3c03968）上。

论文链接：https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.3c03968