能源消耗和气候变化是人类面临的两大问题。传统热管理系统所带来的高能耗挑战,以及由此导致的温室气体的过度排放,不断加剧全球变暖和极端天气,对世界经济造成重大影响。同时,人们在生产和作业时不可避免地需要暴露在高温暴晒的室外环境,因此,实现零能耗的户外防护成为人们迫切的需求,具有重要的科研价值和战略意义。作为一种面向人体个性化需求、实现人体局部环境加热或冷却的技术,“个人热管理”可以避免将多余的电力浪费在加热或冷却整个建筑物上,具有更高的能源效率,逐渐成为绿色环保、高科技、个性化的方案。通过衣物进行热管理是维持人体个性化热舒适需求的有效方法,有望高效率、低能耗地避免热应激对人体造成的伤害。痛点问题:1、传统防护服饰包括涂层防晒技术、凉感纤维技术以及嵌入式有源降温技术,存在不耐洗涤、降温效果差、有源能耗、笨重不轻便等问题;2、目前辐射制冷织物结构调控方式相对单一。光谱调控范围主要仅集中在中红外波段,无法实现户外阳光直射炎热环境的有效制冷;3、现有户外制冷织物存在低太阳辐射散射效率、强紫外吸收以及与纺织工艺兼容性差等瓶颈问题。解决方案:本技术基于辐射制冷原理和结构分级设计理念,研发了具有形态分级结构的超材料织物。该无源制冷超材料织物技术颠覆传统耗能制冷模式,基于光学超材料技术和先进纺织技术协同创新,在暴晒环境可实现高效无源的降温,绿色环保、柔软亲肤、舒适透气,顺应全球绿色低碳发展潮流,可同时解决户外极端高温问题,且适合大规模量产和产业化应用。【技术优势】无源制冷超材料织物不仅在阳光直射的室外环境下展现了显著降温效果,且具有绿色环保、柔软亲肤、舒适透气、耐洗涤等优点,为个人热管理提供了一种低成本、零能耗、可量产、高效的个性化方案。(1)形态分级的结构设计拓宽光谱响应范围。具有形态分级结构的超材料织物宏观上体现为多层织物结构。其根据织物的多层空间结构、纤维结构,以及纤维内部纳米结构,在不同的空间、不同的尺度上进行分级,分别响应紫外、可见-近红外以及中红外波段,在太阳光波段(0.3-2.5μm)具有92.4%的反射率、在中红外波段(8-13μm)具有94.5%的反射率。形态分级的设计理念有效避免了不同波段光谱之间的串扰,实现涵盖太阳辐射波段至中红外波段的高效宽光谱调控。(2)与批量制备的先进纺织技术相兼容。基于可扩展、高通量、全自动制造技术,可以与整个成熟纺织行业相兼容,克服了长期以来将实验室规模的织物应用于热管理实际场景的挑战。(3)阳光直射的户外环境实现良好的降温效果。超材料织物具有良好的日间辐射制冷能力为辐射制冷织物的设计提供了一种全新的思路,为实现极端环境下的户外个人热管理提供了一种低碳环保的、低成本的、可批量制备的解决方案。