干燥且凉爽：一种具有Janus涂层的纺织品，可实现同时进行辐射冷却和单向排汗功能

《Progress in Neuro-Psychopharmacology and Biological Psychiatry》：Dry and cool: A Janus coated textile for simultaneous radiative cooling and unidirectional sweat transport

双面涂覆棉织物实现辐射冷却与单向汗液传输的协同作用，有效降低皮肤温度2.1°C，同时保持高透气性和机械强度，为便携式个人冷却系统提供新方案。

　　随着全球气候变暖的加剧，极端高温事件的发生频率、强度和持续时间都在显著上升。这种现象不仅影响了人们的生活质量，还对工人的工作效率和健康安全构成了威胁。特别是在高温环境下，长时间暴露于烈日下可能导致中暑、脱水等健康问题，甚至危及生命。因此，开发能够有效管理人体温度的个人冷却纺织品变得尤为重要。目前，传统的空调系统虽然在室内环境中广泛应用，但其高能耗和温室气体排放问题，使得其在应对全球变暖和实现可持续发展方面显得力不从心。对于户外活动，如运动、劳动、军事任务等，个人冷却装备如空气冷却服装（ACG）、液体冷却服装（LCG）、相变材料冷却服装（PCG）和蒸发冷却服装（ECG）成为重要选择。然而，这些装备在实际应用中仍面临诸多挑战，包括能耗高、体积大、便携性差以及可能产生的噪音等问题。

鉴于此，研究者们开始探索更加环保、节能且具有实用性的冷却技术。其中，辐射冷却技术因其无需外部能源即可实现被动降温而备受关注。该技术通过热辐射将热量从人体表面传递到周围环境中，尤其在夜间或云层遮挡的条件下，可以有效利用大气透明窗口（8–13 μm）将热量辐射至外太空，从而实现低于环境温度的冷却效果。然而，辐射冷却技术在白天直接阳光照射下效果有限，因为太阳辐射的吸收会抵消甚至超过冷却带来的降温效果。因此，如何在保持高辐射冷却性能的同时，提高对太阳辐射的反射能力，成为提升冷却效率的关键。

此外，人体在运动过程中会产生大量热量，同时也会通过出汗进行散热。然而，传统纺织品在管理这些生理热量和汗水方面存在局限，尤其是在长时间使用过程中，汗水的滞留不仅影响舒适度，还可能引发皮肤问题。因此，设计一种能够同时实现辐射冷却和汗水管理的多功能纺织品，成为当前研究的热点。一种可行的策略是通过构建不对称的润湿性（即Janus结构），实现汗水的定向传输。这种不对称润湿性可以通过在纺织品的两面分别引入不同的表面处理技术来实现，从而在不增加额外负担的情况下，提高汗水的蒸发效率和人体的热调节能力。

本研究提出了一种可扩展的Janus涂层方法，通过在棉织物的外侧施加辐射冷却层，并在内侧引入疏水性改性，赋予传统棉织物双重功能。外侧的辐射冷却层能够有效反射入射的太阳辐射，同时增强中红外热辐射的发射能力，从而实现高效的被动降温。内侧的疏水性改性则通过形成疏水–亲水梯度，引导汗水向织物外侧单向迁移，避免汗水在皮肤表面滞留。这种设计不仅提升了棉织物的光学性能和水分传输效率，还保持了其良好的透气性、吸湿性、机械强度和柔韧性，确保了穿着的舒适性和耐用性。

实验结果显示，经过这种双面涂层处理后的棉织物（RCSM-Cotton）在直射阳光下，能够将皮肤温度降低约2.1摄氏度，相比未经处理的棉织物表现出显著的降温效果。同时，该织物还具备优异的紫外线防护性能，能够有效阻挡有害的紫外线辐射，进一步增强其在户外环境中的适用性。这些性能的提升使得RCSM-Cotton在应对极端高温事件方面具有显著优势，为新一代个人冷却系统提供了新的解决方案。

在实际应用中，RCSM-Cotton的开发不仅满足了对高效冷却和汗水管理的需求，还考虑到了环保和可持续性。通过采用可扩展的涂层技术，该织物能够在不破坏原有纤维结构的前提下，实现功能性的增强。这不仅降低了生产成本，还提高了其在大规模生产中的可行性。同时，该织物的天然棉基底确保了其良好的亲肤性和透气性，使其在长时间使用中依然保持舒适性。

从材料科学的角度来看，RCSM-Cotton的开发体现了多学科交叉融合的趋势。通过引入先进的纳米材料和表面改性技术，研究者们成功地将辐射冷却和汗水管理功能集成到单一织物中。这种集成不仅提升了织物的性能，还拓展了其在不同应用场景中的潜力，如运动服饰、户外防护服、医疗护理纺织品等。此外，该研究还为未来的智能纺织品开发提供了思路，即通过功能化表面设计，实现对环境和人体状态的智能响应。

在技术实现方面，RCSM-Cotton的制备过程相对简单，且具有良好的可扩展性。通过在棉织物的外侧施加由纤维素三乙酸酯（CA）和二氧化硅（SiO?）组成的辐射冷却涂层，研究者们成功地提升了织物的太阳反射率和中红外发射率。而内侧的疏水性改性则通过引入C6型氟碳化合物，形成不对称的润湿性，从而实现汗水的定向传输。这种双面处理策略不仅避免了传统多层结构带来的复杂性和高成本，还确保了织物的机械性能和舒适性不受影响。

从实际应用的角度来看，RCSM-Cotton的开发具有重要的现实意义。在高温作业环境中，如建筑工地、户外运动、军事行动等，该织物能够有效降低人体温度，提高工作效率和安全性。同时，其良好的紫外线防护性能也使其适用于防晒服饰等特定需求。此外，该织物的高透气性和吸湿性，使其在炎热天气下依然保持舒适，避免了传统冷却装备可能带来的闷热感。

在环境保护方面，RCSM-Cotton的开发为实现绿色、可持续的个人冷却技术提供了可能。相比于传统冷却系统，该织物无需外部能源输入，减少了碳排放和能源消耗。此外，其采用的涂层材料和改性方法均为环保型，避免了对环境的二次污染。这使得RCSM-Cotton在应对全球变暖和推动可持续发展方面具有重要意义。

从社会和经济角度来看，RCSM-Cotton的推广和应用有望带来一系列积极影响。首先，它可以减少对传统空调系统的依赖，从而降低能源消耗和运营成本。其次，其便携性和轻便性使其适用于多种场景，如户外活动、旅行、健身等，提高了个人在高温环境下的适应能力。最后，随着该技术的不断成熟和普及，预计将会带动相关产业的发展，如纺织品制造、材料科学、环境工程等，创造更多的就业机会和经济价值。

综上所述，RCSM-Cotton的开发不仅解决了传统冷却纺织品在性能和应用上的局限，还为实现高效、环保、可持续的个人冷却系统提供了新的思路和技术路径。未来，随着研究的深入和技术的优化，RCSM-Cotton有望在更广泛的领域中得到应用，为人类应对极端高温事件提供更加可靠和高效的解决方案。