综述：可穿戴辐射制冷织物在个人热管理中的应用

本综述深入探讨了零能耗被动制冷技术——辐射冷却（Radiative Cooling）在个人热管理（PTM）领域的创新应用。文章系统梳理了兼具高太阳反射率和中红外（MIR）发射率的织物设计原理，涵盖材料光谱调控、制备工艺优化及多功能集成（如蒸发-辐射耦合、热湿管理）等前沿进展，为可持续热管理技术产业化提供重要参考。

　　

Abstract

辐射冷却作为一种零能耗被动冷却技术，通过自发散热机制为个人热管理（PTM）提供了创新解决方案。该技术通过同时实现高太阳反射率和中红外（MIR）波段（8-13 μm）高发射率，突破性地将人体热量以电磁波形式直接辐射至宇宙低温热沉。研究表明，优化后的辐射冷却织物可使人体皮肤温度降低2-5°C，显著减少空调系统能耗。

Graphical Abstract

最新研发的层级结构织物通过光子晶体阵列实现95%以上的太阳光反射率，配合聚二甲基硅氧烷（PDMS）等材料的本征MIR发射特性，形成"白天-夜间"全时段冷却效应。实验证实，这类织物在30°C环境温度下仍能维持28°C的体感温度，其性能参数△T_max和Q_cooling分别达到行业领先水平。

材料设计策略

1. 1.

   光谱工程：采用ZnO/SiO₂复合涂层实现紫外-可见-近红外（UV-Vis-NIR）宽谱反射

2. 2.

   结构优化：仿生蝉翼结构将MIR发射率提升至0.93±0.02

3. 3.

   多功能集成：

   • •

     相变材料（PCM）微胶囊实现4.2 J/g的焓值调控

   • •

     疏水/亲水Janus结构达成0.45 kg·m^-2·h^-1的透湿率

应用前景

在医疗健康领域，搭载柔性传感器的智能织物可实时监测核心体温变化（精度±0.1°C），为热射病预警提供新手段。军事领域则关注其与电磁屏蔽功能的协同开发，美国陆军实验室已测试出在40°C沙漠环境中降低生理热负荷23%的显著效果。

挑战与展望

当前产业化瓶颈在于大规模制备时光谱性能的均一性控制（CV值＞15%）。未来研究将聚焦于：

1. 1.

   仿生多尺度结构的一步成型技术

2. 2.

   机器学习辅助的光谱逆向设计

3. 3.

   与光伏-热电模块的能源自供给集成

该技术正推动传统纺织业向"双碳"目标加速转型，预计2030年全球市场规模将突破80亿美元。