益于零能耗特性与良好的可持续性，辐射冷却纺织品在个人热管理领域展现出广阔的应用前景。尽管已取得一定进展，辐射冷却纺织品仍面临冷却功率不足、透气透湿性较差等挑战，在高温高湿环境中尤为突出。
近日，中国矿业大学职业健康研究院何新建教授/徐欢副教授团队在期刊《Advanced Functional Materials》，发表了最新研究成果“Macromolecular Conformation Engineering Strategy to Multimodal Metafabric With Integrated Radiative and Evaporative Cooling for All-Weather Personal Thermal Management”。 中国矿业大学为第一署名单位，论文第一作者为安全工程学院博士生李佳琪，通讯作者为何新建教授、徐欢副教授。
研究提出了一种大分子构象工程（MCE）策略，旨在构建具有高效辐射和蒸发冷却功能的多模态多聚（乳酸）（PLA）超织物。该策略涉及引入光学优化的MOF-801纳米晶体，以增强电纺PLA超结构的光谱性能，并通过强拉伸力进一步提升PLA链的分子振动强度和取向度。红外区域促进的分子振动与高序纳米装饰结构共同促成了卓越的阳光反射率（98.6%）和红外发射率（91.7%），在阳光下实现约9.3°C的超高冷却温度。此外，卓越的吸附能力（1.2 g/g）使PLA超织物通过蒸发机制额外冷却约3°C。大分子构象策略为炎热户外环境下的高效个人降温开辟了新途径。
图1 多模态PLA超织物的设计原理
在这项工作中，设计了一种多模态PLA超织物（OPLA/MOF），基于三个概念整合辐射冷却和蒸发冷却：（1）光谱选择性，在大气窗口（8–13微米）中强烈发射人体辐射，同时完全反射太阳光谱（0.3–2.5微米）;（2）在潮湿环境中具有特殊的水分吸收能力，利用大气中蒸发的潜热，促进冷却性能;（3）具备极佳的拉伸性和透湿性，满足佩戴舒适性的要求。针对上述条件，通过MCE策略将光学优化的呼吸式MOF-801纳米晶体集成到高度有序的PLA纤维结构中。其在大分子层面和微纳米尺度的设计使超织物能够高效反射阳光并发射热辐射，同时收集大气中的水分以在阳光下进行蒸发冷却。此外，超织物通过夜间强烈的辐射冷却效应维持较低温度，进一步促进了水分吸收。在白天或高温环境下，纤维间的大孔有效降低了水分传递阻力，使超织物能够最大化蒸发冷却效果。
图3 多模态PLA超织物的光学性质
该超织物通过有序纤维结构及MOF-801晶体协同作用，实现了对太阳光谱的高反射（反射率达98.56%）及在8–13 μm大气窗口内91.68%的高红外发射率。其优化的散射体尺寸与分子振动增强机制，共同促进了日光散射与红外热辐射。在实际测试中，该织物相比棉布和纯PLA材料分别实现了13.8°C和3.5°C的降温，夜间净冷却功率可达115.50 W·m⁻²，展现出高效的日间辐射冷却性能与实际应用潜力。
图4 多模态PLA超织物的水分吸附和蒸发冷却性能
经过优化的织物在循环吸湿-解吸过程中表现出优异的稳定性与结构耐久性。在实际应用中，水分解吸过程能有效吸收蒸发潜热，使湿润织物的升温速度显著减缓，并能将温度降低效果持续维持480秒以上，展现出强大的蒸发冷却性能。
图5 多模态PLA超织物的户外冷却效果
在晴日强光照时段（约980 W/m²），其表面温度较棉布降低约9.3°C，最大温差达9.0°C；在阴天条件下，平均降温仍可达约5.4°C。该性能主要得益于材料的高太阳光反射特性，能有效减少太阳热增益，从而在不同环境条件下均实现显著的温度调控效果。
本研究提出了一种基于聚乳酸（PLA）与光学优化型MOF-801的多模式冷却超材料织物。通过宏观分子构象工程策略，结合极端取向拉伸与纳米复合，构建了具有高度有序纤维结构及可调控本征光学特性的材料体系。该超织物展现出显著的光谱选择性响应，实现了极高的太阳光反射率与大气窗口红外发射率。通过将被动辐射冷却与吸附驱动的蒸发冷却有效结合，该织物实现了协同降温机制。此项研究为开发可持续、高效的个人热管理冷却纺织品提供了一种新颖且有效的制备途径。
论文链接：
https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202531069
人物简介：
通讯作者：何新建，教授，中国矿业大学博士生导师。中国矿业大学职业健康研究院院长。长期从事职业安全健康的科学研究与教学工作，主要研究领域包括气溶胶科学、个体防护技术、职业危害暴露控制等。形成了以全身型高效防护装备、应急救援降温服为代表的多项科研成果，发表高水平学术论文50余篇，三次获得美国工业卫生协会个体防护研究约翰-怀特（John M. White Award）学术奖。先后担任美国职业卫生学会呼吸防护委员会主席、美国NIOSH 特聘客座研究员、国际呼吸防护期刊JISRP 副主编等。
通讯作者：徐欢，副教授，中国矿业大学硕士生导师。长期从事可降解高分子材料形态与性能调控的理论基础和加工方法研究，参与国家能源集团“井工煤矿粉尘与职业病防治研究”项目，聚焦空气清洁化、疾病防控和塑料污染等重大民生问题，攻关矿井粉尘滤除关键材料绿色化技术，开展了高效空气过滤终端用聚乳酸微/纳纤维材料研发。近五年以第一/通讯作者发表SCI论文13篇（其中JCR一区6篇），卓越中文期刊3篇，授权发明专利8件，获2021年贵州省自然科学奖三等奖（排名2/3），2022年全国博士后揭榜领题金奖。
第一作者：李佳琪，中国矿业大学安全工程学院直博生。现主要从事可降解高分子材料在个人个热管理及健康监测领域的研究，已发表SCI一区论文7篇。
