【儀表網 研發快訊】全球氣候變暖和城市熱島效應加劇，推動內環境熱管理技術向低碳化升級。傳統主動式內環境熱管理依賴空調制冷、電加熱，能耗巨大。被動式日間熱管理(PDTM)技術雖為低碳可持續發展提供新路徑，但現有單模PDTM材料難以解決太陽能季節性和地理分布變化帶來的過冷問題。若通過電加熱或電致變色等主動方式補償，又會額外增加能耗，因此近零能耗的動態PDTM材料成為研究焦點。其中，雙模式PDTM材料(即集成兩種不同的靜態冷卻和加熱材料)，通過簡單翻轉切換即可解決過冷問題，但其核心瓶頸在于冷熱性能平衡——常用光熱材料因其固有的全光譜吸收特性，會瞬間產生過高的溫度，導致聚合物老化失效，如何篩選合適的加熱材料實現冷熱性能平衡成為關鍵難題。
中國科學院寧波材料技術與工程研究所生物基高分子材料團隊在朱錦研究員和那海寧研究員的帶領下長期從事生物質轉化利用技術與應用研究，前期圍繞纖維素基功能材料開展了卓有成效的研究工作(Energy Environ. Sci., 2024, 17, 5931-5940; Chem. Eng. J., 2025, 513, 162740)。近日，該團隊針對這一問題設計了一種光譜選擇性光熱補償策略，基于微纖化纖維素特有的一維形貌和高中紅外發射率本質及納米氧化銦錫(ITO)擁有的光譜選擇性光熱轉化能力，經靜電自組裝得到三維均勻分散的微纖化纖維素(MFC)/納米ITO復合體(MIS)，再通過原位靜電紡絲將聚己內酰胺(PA6)冷卻層結合在串狀納米ITO / MFC光熱層基底上制備MIS-S膜。在加熱模式下，其特殊的選擇性光熱補償有助于將內環境溫度提高0.5℃，防止過熱。在冷卻模式下，也保持了8.1 ℃的降低。這在獲得較高冷卻水平的基礎上，實現了冷卻和加熱之間的良好平衡，從而解決了聚合物基體材料的過熱老化和失效問題。這種具有優異冷熱平衡性能的近零能耗PDTM技術，可滿足未來社會可持續發展的迫切需求。
該工作以“Nano-ITO induced Janus membrane enables spectrally selective photothermal compensation for passive daytime thermal management”為題，發表在Advanced Functional Materials上(DOI: 10.1002/adfm.202529459)。寧波材料所與浙江工業大學聯合培養博士生靳晨凱為第一作者，朱錦研究員和那海寧研究員為共同通訊作者。該工作得到了國家自然科學基金項目(52303142)、中國科學院寧波材料技術與工程研究所所長基金重點項目(E30204QF21)、海南省重點研發計劃項目(ZDYF2023XDNY053)、寧波市自然科學基金(2024J437)、寧波市重點研發項目(2025Z112)的支持。
圖(a)MIS-S膜的的設計合成示意圖；(b)不同光熱材料及復合體系的太陽能利用率對比圖(A+R=100%)
(高分子與復合材料實驗室 那海寧)
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