当科研与生活需求碰撞，当“降温”与“隐身”两大硬核需求叠加，会产生怎样的新型材料？

南京大学朱嘉教授团队给出了惊艳答案：他们深耕辐射制冷领域多年，从天然蚕丝到合成聚合物，从单一制冷到多光谱伪装，一步步攻克技术壁垒，打造出兼具高效降温与隐身功能的新型材料，相关成果接连发表于《Nature Nanotechnology》《Nature Communications》等国际顶刊，为辐射制冷材料的实用化落地筑牢了核心根基。

朱嘉教授，2010年获美国斯坦福大学工学博士学位，师从大牛崔屹。随后在加州大学伯克利分校和劳伦斯伯克利国家实验室做博后，期间获得“中国政府优秀留学生奖”、“国际材料学会优秀研究生金奖”和“美国化学学会无机化学青年科学家” 等称号。2013年9月回到南京大学组建纳米能源研究小组，2016年入选美国《麻省理工学院技术评论》第十六届全球35岁以下创新者榜单；2019年获得国家杰出青年科学基金资助。

今天，易丝帮给大家分享这支顶尖团队在辐射冷却领域的部分核心成果。

1、从天然材料出发：让蚕丝成为“日间降温神器”

2021 年11月，朱嘉教授与斯坦福大学范汕洄教授在期刊《Nature Nanotechnology》发表一篇论文，打破了辐射制冷材料的研究边界。这是天然材料在辐射冷却领域的首次成功应用，也奠定了团队在“微/纳结构调控实现辐射冷却”的技术基础。

核心创新

该研究首次将纳米加工技术应用于天然蚕丝改性，通过调控蚕丝的微纳结构和光学特性，制备出首个蚕丝基被动日间辐射冷却纺织品，实现无能耗的日间亚环境降温。

关键性能

光学特性：兼具高太阳反射率（~95%）和强中红外发射率（~0.9），在阳光直射下仍能实现低于环境温度 3.5℃的冷却效果；

实用特性：完整保留天然蚕丝的透气、亲肤、生物可降解特性，兼顾冷却性能与人体穿戴舒适性。

研究意义

为后续聚合物基、天然材料基辐射冷却纺织品的设计，提供了“微纳结构调控增强光散射/发射”的核心设计思路，成为团队后续所有相关研究的 “技术基石”。

文献信息：Zhu, B. et al. Subambient daytime radiative cooling textile based on nanoprocessed silk. Nat. Nanotechnol. 16, 1342–1348 (2021).

2、构建理论框架：辐射冷却纺织品的层级结构设计理论 

2024年7月，朱嘉教授在《Nano Research》期刊发表研究，从基础理论层面实现突破，系统构建起辐射冷却纺织品的层级结构设计原则。

核心创新

首次从分子链、微纳纤维、宏观织物三个层级提出辐射冷却纺织品的设计策略，明确不同层级结构对材料太阳反射、红外发射、机械性能、透气性的调控机制。

研究意义

这一研究搭建了辐射冷却纺织品的“结构-性能关系模型”，解决了传统冷却纺织品“散热与实用性能难以兼顾”的问题，为后续多功能纺织材料的设计提供了完整的理论框架。

文献信息：Du, X., Li, J., Zhu, B. & Zhu, J. Designing hierarchical structures for innovative cooling textile. Nano Res. 17, 9202–9224 (2024).

3、解锁合成聚合物：PA6基红外透明辐射冷却纺织品

天然材料有局限，合成聚合物才是大规模应用的关键。2025 年2月，朱嘉教授、朱斌教授在《Nature Communications》发表重磅工作，以常见的PA6为原料，实现了合成聚合物红外透明化的突破性进展，为后续Al-PA66双层薄膜的设计奠定了材料基础。

核心创新

以PA6为原料，通过高拉伸 + 快速溶剂蒸发工艺，调控分子链排列和晶体结构（诱导 γ 相形成），从分子层面降低尼龙 6 在红外波段的吸收；同时采用无针大规模静电纺丝工艺制备纳米纤维膜，减少红外反射，实现红外波段近 80% 的总透过率，是传统合成聚合物红外透明化的突破性研究。

关键性能

降温效果：模拟皮肤测试中，相比商用 PA6 纺织品、棉花，分别实现2.5℃、3.3℃的降温；人体实际测试中，覆盖该纺织品的皮肤温度比棉花低2.1℃，等效节省约 20% 的室内制冷能耗；

实用性能：兼具良好的水蒸气透过性（透气不闷）和机械性能（抗拉强度 7.04 MPa，与商品棉相当），可通过尼龙网复合进一步提升耐久性。

研究意义

这一成果为团队后续2026 年的铝-聚酰胺66双层薄膜研究，选定聚酰胺（尼龙）作为核心聚合物材料提供了关键实验依据，验证了聚酰胺材料的红外光学调控潜力，成为连接“单一功能冷却”与“多功能协同伪装”的关键桥梁。

文献信息：Chen, Z. et al. An infrared-transparent textile with high drawing processed Nylon 6 nanofibers. Nat. Commun. 16, 2009 (2025).

4、终极突破：铝-聚酰胺66双层薄膜，实现“降温+隐身”双功能协同

2026 年2月，朱嘉教授、朱斌教授等人在《Nature Communications》期刊发表最新成果，成功打造铝-聚酰胺66双层薄膜，攻克了“高效辐射冷却”与“多光谱伪装”的光学固有矛盾，实现两大功能的完美协同。

核心创新

通过分子与微观尺度的分层设计，结合可规模化的卷对卷静电纺丝技术，制备出铝-聚酰胺66金属基聚合物双层薄膜。这种薄膜既能实现红外（3-5μm/8-14μm）、激光（10.6μm）波段的多光谱伪装，又能在非大气窗口（5-8μm/14-20μm）具备高效辐射冷却性能。

关键性能

降温效果：相比传统宽带低发射率铝箔，实现5-10℃的降温，日间户外日照下仍能保持 7-11℃冷却效果，解决了传统隐身材料“散热差、易热不适/设备过热” 的问题；

伪装能力：在-60°至60°的宽温度范围内具有弱角度依赖性（解决传统伪装材料的角度敏感问题）；可通过喷涂三原色颜料实现任意颜色定制，激光波段回波信号大幅降低，显著缩短人体/设备伪装的最大激光探测距离；

规模化与耐久性：采用卷对卷静电纺丝工艺实现米级柔性薄膜制备；聚乙烯（PE）封装后的 XNP 膜经高低温、酸碱、水冲、紫外、风蚀等严苛测试，质量变化＜1.0%，红外光学性能无衰减，具备实际工程应用潜力。

研究意义

这一成果不仅实现了辐射冷却与多光谱伪装的功能协同，更提出了聚合物基复杂光谱设计的官能团筛选方法，为聚合物基光子器件的研发开辟了新方向，推动辐射冷却、红外功能材料向军事、户外装备、电子设备等实用场景的落地。

文献信息：Jiang, Y. et al. Hierarchical design and scalable production of radiative cooling film featuring multispectral camouflage. Nat. Commun. 17:2253 (2026).

该团队的研究，不仅填补了天然材料改性辐射制冷的研究空白，构建了完整的层级结构设计理论，更实现了合成聚合物的红外光学调控突破，最终让“降温+隐身”的从论文走向现实，为相关领域的发展提供了关键的理论与技术支撑。