基于相变储能与辐射冷却协同策略的核鞘结构纳米纤维膜及其在个人热管理中的应用

本研究针对个人热管理（PTM）中无源冷却、智能温控和轻量化穿戴的难题，开发了以聚乙烯醇（PVA）为基质、包覆相变微胶囊（PCMC）和纳米二氧化硅（SiO2-NPs）的核鞘结构电纺膜。该膜具备高太阳反射率（80%）和中长波红外发射率（95%），相变焓达79.7 J·g?1，在模拟太阳辐射下比棉织物低14.2°C，兼具优异机械性能与轻质特性（3.125 g·m?2），为智能可穿戴冷却纺织品提供新方案。

　　

通过同轴静电纺丝技术，研究人员成功制备了一种具有核鞘结构的纳米纤维膜，其以聚乙烯醇（PVA）作为基质，在鞘层中引入纳米二氧化硅（SiO₂-NPs）实现辐射冷却功能，核层则负载相变微胶囊（Phase Change Microcapsules, PCMC）以提升热能储存能力。该膜材可实现无外部能源输入的高效冷却：其PVA/SiO₂-30鞘层表现出80%的太阳光反射率和95%的中长波红外发射率，而核层所封装的PCMC在相变过程中有效防止泄漏，熔融焓达到79.7 J·g^?1。在模拟太阳辐照环境下，该膜平衡温度较传统棉织物低约14.2^°C，显示出卓越的热稳定性。此外，该材料还具备2.71 MPa的拉伸强度、128%的断裂伸长率和极轻的面密度（3.125 g·m^?2）。这种一步成型的同轴电纺工艺简化了制备流程，增强层间粘附力，为开发智能、轻量、节能的可穿戴冷却纺织品提供了重要技术路径。