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  氣候變化引發的環境參數在時空維度上的持續波動直接影響人體熱舒適性，并導致多種健康風險增加。傳統輻射冷卻（RC）紡織品雖能實現零能耗降溫，但靜態光學特性無法適應動態環境變化（季節更迭、晝夜交替引發的溫度、輻射通量、對流及濕度波動），導致由冷卻供需失配引發的過熱或過冷等次生問題，難以滿足全天候、自適應熱調節需求。

  近日，東華大學王宏志教授、侯成義研究員團隊提出了一種動態響應、環境自適應的超織物（DREAM），通過在梯度多孔結構中集成輻射冷卻與相變熱緩沖機制，實現了“采集-存儲-釋放”的閉環冷卻能量管理。DREAM具備高太陽反射率（≈95.6%）和中紅外發射率（≈95.4%），白天可實現高達19.6°C的降溫，夜間減少84%的溫度波動，展現出卓越的機械強度、透氣性、耐洗性和耐久性。相關成果以“Self-Adaptive Metafabric Enabling Thermal Rectification and Radiative–Phase Change Energy Cycling for All-Weather Thermal Regulation”為題，發表在Advanced Functional Materials上，東華大學博士生韋偉為論文第一作者，東華大學王宏志教授、侯成義研究員、香港城市大學博士后吳波為論文的共同通訊作者。

1. DREAM熱管理概念設計與優勢

  DREAM采用空氣/冰雙模板法構建梯度孔隙結構：微觀孔層（平均孔徑6.1μm）與宏觀孔層（平均孔徑71.3μm）形成熱導率差異，誘導熱流定向傳導，從而在高溫環境下有效抑制對流熱輸入。相較于傳統紡織品與普通RC織物，DREAM在動態環境中表現出顯著的自適應優勢，其日夜循環的能量管理機制可顯著提升熱舒適性。

圖1. DREAM熱管理概念與優勢：A) 傳統紡織品、傳統RC紡織品與DREAM在動態環境下的自適應熱管理能力對比示意圖。B) DREAM的結構設計，梯度多孔結構引導熱流定向傳輸。C) DREAM構建的“日釋夜儲”冷卻能量循環網絡示意圖。D) DREAM的一維能量傳輸模型分析。

2. DREAM的光譜特性與表征

  DREAM在0.25–15μm波段同時具備高反射與高發射；PCMCs的引入進一步增強Mie散射效應與紅外發射能力。隨厚度增至400μm，光學性能趨于穩定，梯度結構和微宏觀孔層間的相對厚度并不削弱整體光譜表現。

圖2. DREAM的光譜特性與表征：A) DREAM實現基于WPU/BaSO?的冷卻能量采集與基于WPU/PCMCs的能量存儲示意圖。B) PPBS（含PCMCs）與PBS（不含PCMCs）在0.25–15 μm波段的反射率與發射率。C) PPBS的FTIR光譜。D,E) 不同厚度DREAM的太陽反射率與中紅外發射率。F) DREAM的頂視圖與截面數碼照片。G) DREAM的SEM圖像，包括表面、截面、宏觀孔層與微觀孔層。

3. DREAM的定向熱傳導性能

  熱傳導測試揭示其顯著的熱不對稱性：從微觀孔層向宏觀孔層方向的有效熱導系數比反向高出59%。熱臺測試與紅外成像進一步驗證了定向熱管理能力；在相變階段，PCMCs的吸熱行為可有效延緩溫升，數值模擬與實驗結果相互印證，支持其在實際應用中的有效性。

圖3. DREAM的熱傳導性能：A) 熱流在密孔層與疏孔層之間定向傳導的示意圖。B) 熱傳導測量系統示意圖。C) PPBS、PBS和棉織物在熱臺上的紅外圖像。D) 樣品表面實時溫度變化。E) PBS（無PCMCs）截面的紅外圖像，左疏右密。F) PPBS（有PCMCs）截面的紅外圖像，左疏下右密下。G,H) 梯度多孔結構在兩種熱流方向下的2D與3D有限元熱傳導模擬。

4. DREAM戶外熱調控性能測試及應用

  戶外實測連續監測24 h顯示：DREAM白天平均降溫6.8°C，夜間僅較環境低0.5°C，顯著優于普通RC織物的白天3.9°C與夜間過冷3.2°C。其白天凈冷卻功率最高可達124.4 W m?2；夜間依托相變放熱調節冷卻輸出，實現按需調控。在實際應用測試中，無論是在晴朗或多云條件下，DREAM均可在無額外冷卻功耗的情況下實現優異的人體降溫效果，模擬皮膚溫度最大降低19.6°C；穿著試驗與建筑模型覆蓋實驗共同證明其在個人熱管理與建筑節能中的潛力。

圖4. DREAM的冷卻性能直接熱分析：A) 上海戶外實驗現場照片。B) 測量裝置示意圖。C) 測試日的氣象數據。D) 24小時連續溫度監測。E) PPBS與PBS的溫度波動范圍。F,I) 日間與夜間PPBS、PBS與環境溫差。G,J) PBS在日間與夜間的凈冷卻功率理論計算。H,K) PPBS在日間與夜間的凈冷卻功率理論計算（含PCMCs貢獻）。

圖5. DREAM的實際應用：A,D) 晴朗與多云天氣下模擬皮膚覆蓋不同織物的溫度變化。B,E) 模擬皮膚與各織物的溫差。C,F) 各條件下平均溫度對比。G) 志愿者穿著PPBS與棉織物在陽光下的紅外圖像與照片。H) 對應溫度曲線。I) PPBS與商用白色涂層覆蓋木屋模型的對比。J) 對應溫度數據。

5. DREAM可穿戴性能測試

  DREAM兼具舒適性與耐久性：透氣率達72 mm s^-1，水蒸氣傳輸率高、機械強度優異；經1000次拉伸與20次機洗后光學性能幾乎無衰減，并具有突出的抗紫外老化能力，展現出良好的實際應用前景。

圖6. DREAM的穿著性能：A) 透氣性測試。B) 水蒸氣傳輸率。C) 拉伸強度。D) 1000次拉伸循環后的機械性能。E,F) 機洗20次前后的太陽反射率與中紅外發射率。

  該研究通過材料-結構-功能協同設計，成功開發出具有熱整流與輻射-相變協同調控能力的自適應織物，為下一代可穿戴與建筑一體化熱管理技術提供了新范式。未來研究將聚焦于規模化生產工藝，推動其實際應用。

  原文鏈接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202515535