来源：iNature（ID：Plant_ihuman）
减少能源消耗对可持续发展至关重要。由于人类舒适的温度调节会消耗大量能量，因此目前大量的研究工作致力于开发可在不消耗任何能量的情况下为人体降温的被动式个人热管理技术。尽管之前已经提出了各种冷却纺织品设计，但尚未实现基于纺织品的白天辐射冷却至环境温度以下。蚕丝是一种由蚕生产的天然蛋白质织物，以其闪亮的外观以及在皮肤上的凉爽和舒适感而闻名。最近人们认识到，丝绸的光学特性源自其分层微观结构，可能是探索白天辐射冷却的一个有希望的起点。然而，蛋白质在紫外线区域的内在吸收阻止了天然蚕丝在阳光下实现净冷却。
2021年11月8日，南京大学朱嘉和斯坦福大学范汕洄共同通讯在Nature Nanotechnology在线发表题为“Subambient daytime radiative cooling textile based on nanoprocessed silk”的研究论文，该研究通过分子键合设计和可扩展的偶联剂辅助浸涂方法探索丝绸的纳米加工，并证明纳米加工的丝绸可以实现环境日间辐射冷却。
在阳光直射下（峰值太阳辐照度 >900 W m–2），该研究观察到独立纳米加工丝绸的温度比环境温度低~3.5 °C（环境温度为~35 °C）。该研究还观察到，与天然丝绸相比，当涂有纳米加工丝绸时，模拟皮肤的温度降低了 8 °C。纳米加工丝绸的这种低温日间辐射冷却是在不影响其耐磨性和舒适性的情况下实现的。这种通过可扩展的纳米加工技术定制天然织物的策略为实现温度调节材料开辟了新途径，并为可持续能源提供了创新途径。
由于冷却占世界用电量的约 15%，因此制定被动式个人热管理策略对于人类可持续节能发展非常重要。在漫长的文明历史中，各种织物和纺织品被用来为人体带来舒适感和魅力，并保护人体免受温度变化的影响。最近，正在努力设计具有人造结构的纺织品，以实现个人热管理的辐射冷却效果。这些研究大多集中在通过红外透明纺织品增强人体向周围环境的散热。由于周围环境是散热器，它在热力学上禁止这些类型的纺织品实现低温冷却。
在室外情况下，与周围环境相比，天空（温度 3 K）代表了更好的散热器。因此，具有高红外发射率的纺织品有可能达到低于环境温度。纺织品需要低于环境温度，因为与皮肤直接暴露在环境温度下相比，这可以为皮肤提供更凉爽的感觉。尽管已经展示了各种低温辐射冷却材料和结构，例如薄膜、木材和油漆 ，但到目前为止，还没有实现可以在阳光下实现低温辐射冷却的纺织品，更不用说它们的耐磨性和舒适性了。
纳米丝的日间辐射冷却设计（图源自Nature Nanotechnology）
几个世纪以来，丝绸一直是最受欢迎的面料之一，具有出色的吸湿性、光泽外观和凉爽感。蚕丝的光学特性从根本上与其层级结构有关，来源于蚕体内丝心蛋白的自组装。这种自组装的丝绸层次结构在太阳光谱的可见光 (VIS) 和近红外 (NIR) 范围内（波长，λ ≈ 0.3–2.5 μm）产生反射率。同时，其丝心蛋白的主要成分在中红外（MIR）光谱（λ ≈ 8-13 μm）中具有高发射率，以最大限度地减少热负荷。因此，天然丝被认为是辐射冷却的有希望的候选者。
该研究通过分子键合设计和可扩展的偶联剂辅助浸涂方法探索丝绸的纳米加工，并证明纳米加工的丝绸可以实现环境日间辐射冷却。在阳光直射下（峰值太阳辐照度>900 W m–2），该研究观察到独立纳米加工丝绸的温度比环境温度低~3.5 °C（环境温度为~35 °C）。该研究还观察到，与天然丝绸相比，当涂有纳米加工丝绸时，模拟皮肤的温度降低了 8 °C。纳米加工丝绸的这种低温日间辐射冷却是在不影响其耐磨性和舒适性的情况下实现的。这种通过可扩展的纳米加工技术定制天然织物的策略为实现温度调节材料开辟了新途径，并为可持续能源提供了创新途径。
参考消息：
https://www.nature.com/articles/s41565-021-00987-0
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