現在正是盛夏季節，天氣比較炎熱，很多朋友都希望在涼爽的環境中去生活或者工作。今天告訴大家一個好消息，我國科學家研發出一種能降溫的“光學超材料織物”！

　　華中科技大學陶光明課題組和浙江大學馬耀光課題組就設計了這樣一種光學超材料織物，它可以自己給自己降溫，溫度比周圍環境低2-10℃。這一成果日前在線發表在國際權威學術期刊《科學》上。

　　這種全新結構的超材料織物在宏觀上體現為多層織物結構。它可以根據織物的多層空間結構、纖維結構，以及纖維內部納米結構，在不同的空間、不同的尺度上進行分級，形成了一種宏觀有序、微觀隨機的形態學分級體系（圖1a）。

　　根據該結構設計，0.3~25 μm的光譜大體被分解為三個波段，交由織物中的不同級次響應。

　　頂層的聚四氟乙烯（PTFE）多孔薄膜、底層主體織物中的二氧化鈦（TiO2）納米顆粒及微米級的聚乳酸（PLA）聚合物纖維（圖1b,c），分別響應紫外、可見-近紅外以及中紅外波段，為織物提供了寬譜的太陽反射，以及高效的中紅外發射。

　　圖1 超材料織物的結構和表征。（a） 用于日間輻射冷卻的超材料織物示意圖； （b） PTFE服裝膜的電鏡圖； 比例尺，5 μm; （c） 超材料纖維橫截面的電鏡圖； 比例尺，5 μm; （d） 超材料纖維照片； 比例尺，10 cm; （e） 超材料織物照片； 比例尺，20 cm; （f） 超材料織物在0.3-25 μm的反射率和發射率光譜圖；

　　該研究團隊將光學隨機超材料與批量纖維制備技術相結合，獲得了均勻連續的超材料纖維（圖1d）；進一步利用紡紗織造和層壓技術，制備得到超材料織物（圖1e）。該織物在太陽光波段（0.3-2.5 μm）具有92.4%的反射率、在中紅外波段（8-13 μm）具有94.5%的發射率（圖1f）。

　　基于可擴展、高通量、全自動制造技術，這項成果克服了長期以來將實驗室規模的織物應用于熱管理實際場景的挑戰。革新的織物技術通過分級形態設計，實現了材料-光學-紡織技術的跨領域多學科協同創新，啟示并推動傳統紡織工業的創新與發展。

　　超材料織物借助大氣透明窗口（8-13 μm）增強熱量與外部寒冷空間的熱交換，并對整個太陽輻射波段（0.3-2.5 μm）實現高效的阻擋。經嚴格的測試，在無源輸入條件下，超材料織物可實現全天低于環境溫度2-10℃的良好輻射制冷效果（圖2a,b）。

　　圖2 超材料織物的降溫性能測試。（a） 測試裝置示意圖和樣品照片； （b） 超材料織物24小時輻射制冷性能測試曲線圖（2020年12月5-6日，中國廣州，北緯23°5′32′′，東經113°23′45′′）； （c） 超材料織物人體降溫對比測試照片； （d）超材料織物人體降溫對比測試紅外圖（2020年12月13日，中國西雙版納，22°10′22″N，100°51′29″E）

　　超材料織物還具備低成本、綠色環保、可產業化等優勢，對實現高效的戶外個人熱管理、推動智能紡織品的產業化技術開發及應用具有重要意義，順應全球綠色低碳發展潮流。