层级自组装阻燃辐射冷却纤维膜实现长期稳定性与高效降温

针对传统辐射冷却纤维膜易燃且环境稳定性差的问题，研究人员通过电纺丝与烧结工艺构建了PTFE/BaSO4层级自组装结构，形成双阻燃屏障，实现96.94%太阳光反射率和92.39%中红外发射率，在1000 W/m2辐照下实现7.9°C亚环境降温，且户外老化300天后性能衰减<0.5%，为工程化应用提供安全持久的辐射冷却解决方案。

　　

全球变暖加剧背景下，传统制冷系统的高能耗与环境污染问题日益突出，被动辐射冷却技术因其零能耗特性成为研究热点。然而，现有有机基辐射冷却材料（如静电纺丝纤维膜）在高温干旱环境中易引发火灾，且长期暴露于紫外线、雨蚀等环境应力下会出现性能退化。更棘手的是，无机材料虽耐高温却缺乏机械柔性，难以满足实际工程需求。这一矛盾严重制约了辐射冷却技术的规模化应用。

中国国家自然科学基金资助的研究团队在《Progress in Organic Coatings》发表成果，创新性地将聚四氟乙烯（PTFE）与硫酸钡（BaSO₄）通过电纺丝-烧结协同工艺构建为"网络封装球体"层级结构。该设计融合Mie散射理论与分子振动原理，在实现光谱互补的同时，通过熔融PTFE对BaSO₄颗粒的包裹形成致密阻燃层。关键技术包括：静电纺丝制备多孔纤维基底、高温烧结诱导粒子自组装、超疏水表面构建（接触角达153°），以及模拟户外老化实验（含UV、酸碱腐蚀等加速测试）。

材料设计与性能
通过调控电纺参数获得多尺度纤维网络，烧结后PTFE熔体包裹BaSO₄形成"核-壳"结构。这种独特构造使材料在燃烧时产生连续阻隔层，极限氧指数提升至78%，远超常规阻燃标准。

光学特性与冷却效能
层级散射结构使太阳光反射率达96.94%，8-13 μm大气窗口波段发射率为92.39%。户外实测显示，在正午1000 W/m²太阳辐照下，膜表面温度较环境低7.9°C，且昼夜温差波动仅1.2°C。

环境稳定性验证
经历300天户外暴露后，太阳反射率仅下降0.5%；经500次砂纸摩擦、72小时强酸（pH=1）/强碱（pH=13）浸泡、1000小时UV照射后，光学性能衰减均<3%，超疏水性保持稳定。

该研究突破性地解决了辐射冷却材料"阻燃-耐久"不可兼得的难题，其创新点在于：①首创PTFE/BaSO₄协同阻燃体系，②通过自组装实现材料-结构双稳定，③开发出可规模化生产的工艺路线。这种兼具"冷却-防火-自清洁"多功能特性的设计，为建筑节能、电力设备热管理等领域提供了革命性解决方案，尤其适用于火灾高风险地区的长期户外应用。研究团队Wenhao Lv等人强调，该技术未来可通过调整封装粒子种类拓展至其他极端环境防护领域。