近日，我校威廉希尔williamhill殷先泽教授团队在仿生辐射制冷与可穿戴功能纤维复合材料方面取得重要进展，研究成果以“Biomimetic Janus fabric with ice plant bubble-like cell structure for passive daytime radiative cooling and energy conversion for wearable applications”(DOI: 10.1002/adma.73337)发表在国际著名期刊《Advanced Materials》上。威廉希尔williamhill为论文第一通讯署名单位，威廉希尔williamhill研究生包正海为论文第一作者，殷先泽教授为论文通讯作者，威廉希尔williamhill李泽豪博士和杨诗文副教授为共同通讯作者。

图1. 仿生Janus织物的仿生结构设计制备与反射率模型构建

近年来，智能可穿戴纺织材料因兼具热管理、柔性传感、舒适透气等特性受到了研究者们的广泛关注。然而现有的集成传感器的织物普遍存在透气性差、力学脆性大、散热效率低、制冷与传感难以兼容等问题，限制了大规模实际应用。

图2. 仿生Janus织物聚电解质膜形成机制、结构特性及分子模拟

针对以上问题，研究团队借鉴了冰植物表皮类似气泡的细胞结构，创造性地开发了一种超轻型的Janus织物，其合成的生物多糖流体成分（新型聚电解质膜）依靠固有的高稳定性、出色的离子导电性和良好的兼容性赋予了该织物卓越的结构灵活性和功能协同性。这种设计集成了被动日间辐射冷却（PDRC）和传感功能，并保持了透气性和定向水传输。这种仿生Janus织物在1倍太阳光强度下实现了9.86℃降温幅度（净冷却功率为101 W·m⁻²），兼具100%运动监测准确度、稳定的摩擦电输出性能（在10 N恒定力作用下稳定输出10 V），并且具有出色的耐用性（1000 次折叠循环）、可回收性和抗菌活性。在研究中观察到氧化铝填充颗粒在聚电解质膜中的填充具有非单调变化行为，这归因于两方面的竞争效应：一方面是光散射截面增大，另一方面填料占比升高时颗粒开始发生团聚，破坏了相干散射增强效应所需的均匀介电环境。研究团队以修正后的麦克斯韦-加内特（MG）有效介质理论很好地拟合实验变化规律，该理论纳入了氧化铝核与壳聚糖基壳层之间的介电常数差异，在某一体积分数下材料可获得最大有效介电响应，这一体积分数与实验观测的10%最优填充比例相吻合，证实材料光学性能由孤立纳米颗粒共振效应与颗粒间耦合作用的相互制衡所主导。

图3. 仿生Janus织物的传感性能及应用

该研究是我校在智能纺织、功能纤维复合材料、可穿戴热管理器件领域的最新研究成果之一，成功制备得到高稳定性、可回收、轻质舒适的多功能仿生织物，并拓展了其在可穿戴电子、智能传感系统中的应用。同时，研究团队系统研究了织物在高低温、湿热、光照等复杂环境下的稳定性与耐用性，这为仿生辐射制冷智能织物未来在个人热管理、户外高温作业、车载节能、建筑隔热等日常生活与工业生产中的发展提供了重要的研究基础。

图4. 仿生Janus织物的综合性能及能效评估

殷先泽教授团队简介：

殷先泽教授团队长期致力于高分子纳米复合材料流变学、生物多糖高分子类流体、高性能高分子材料的研究与开发工作。团队在Nature Communication、Advanced Materials、Advanced Functional Materials等国际期刊发表SCI论文120余篇，被引4100余次。出版专著2部，授权国家发明专利30余项，获省部级奖励4项。