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近日，浙江大学光电科学与工程学院马耀光研究小组和华中科技大学武汉光电国家研究中心陶光明研究小组制出了一种超织物（metafabric），能帮你反射光线、减少人体吸收的热量，再加上很透气，穿上它做的衣服能直接让你的体感温度降大约5°c。

《science》杂志在线发表了研究团队合作的题为“hierarchical-morphology metafabric for scalable passive daytime radiative cooling”的研究论文。此研究突破性地研发了一种具有形态分级结构(hierarchical-morphology structure)、可大批量制备的光学超材料织物(metafabric)，具有优异的日间辐射制冷能力，对实现高效的户外个人热管理具有重要意义。

浙江大学马耀光研究员（中间居右）

帮你反射太阳光的超材料

这种能在阳光直射的室外环境下，无源制冷的光学超织物，采用的是绿色环保、生物可降解的聚乳酸为纤维原料，将它复合成二氧化钛-聚乳酸（pla）纳米粒子，再引入特定波段光学新特性，就获得了均匀连续的超材料纤维。最后在表面贴合聚四氟乙烯(ptfe)薄膜就搞定了（这是服装生产上的一种防水透气常用材料）。

这种超织物在太阳辐射波段（0.3-2.5 μm）的反射率为92.4%，太阳光谱大体被分解为三个波段，都交由超材料织物中的不同层次响应，最终实现紫外（uv）、可见-近红外(vis-nir)及中红外(mir)波段的宽光谱精准阻挡。

如此一来，被该材料覆盖的皮肤或物体的温度自然也就降了。

但除了凉快，这种材料的优点还有很多防水透气，柔软亲肤；环保，主要材料可降解；可产业化。只需比普通衣物高10%的成本就能享受该材料优异的降温性能，这完全可以满足一部分有防护降温需求的人，比如在高温环境中穿着防护服的医务工作人员。

除此之外，它的纤维强度也足以利用缝纫机在表面上进行图案印染。

阳光暴晒下超材料织物的实用性能表征 (a) 超材料织物人体降温测试照片; (b) 超材料织物人体降温测试红外图

“降温”实验

为了验证它的效果，研究人员做了一系列在真实环境下的实验。他们将几种常见的衣物材料在太阳温度最高的11:00到15:00之间进行暴晒。结果发现该材料的温度分别比棉低5.0°c、比氨纶低6.8°c、比雪纺低7.0°c、比亚麻低5.8°c，以及比裸露皮肤模拟器的温度低10.2°c。

比常见衣物材料降了5°c～7°c

为了模拟更真实的情况，他们还让一位实验人员穿着一半棉一半该织物制成的背心晒太阳。一小时后发现，背心两边织物的温度差为3.4°c。而通过粘在衣服下的热电偶也发现，被这两种织物覆盖的身体表面之间存在约4.8°c的温差。

与此同时，他们还用模型测试了一下该织物对汽车的降温效果。该超材料遮罩下的汽车足足比市售车罩材料下的低了27°c，比没盖的低了30°c。这一结果也说明，这种超织物具有高效的辐射冷却性能，在各种高温场景下具有商业应用的巨大潜力，就比如物流运输等等。

量产后将成为平价产品

成本低，是超材料织物的一大优势。据马耀光研究员介绍，相比于普通织物，超材料织物所制备的成衣，其预计价格与普通衣服相差不大。这也意味着，与目前价格较贵的液冷服、空冷服相比，超材料织物能使更多普通人享受到这一科技成果。“我觉得这对社会可能会有一些更有意义的价值。”马耀光研究员说。

该研究显示，超材料织物具有较好的透气性、防水性、柔软舒适性等优点，同时其也能与商业缝纫技术兼容，进行刺绣、切割与缝制。目前的超材料织物为白色织物，颜色多样性方面的突破，仍需进一步探索。

当前疫情防控形势下，医护工作者穿戴闷热的口罩与防护服为人们进行病毒检测和疫苗注射。目前，研发团队已将超材料织物成功应用于防护口罩和防护服，与传统医用防护材料相比，防护用降温纺织品材料成功实现了户外的有效降温（2-5摄氏度），进一步研发后有望在保持防护服防护的基础上让医护工作者具有更好的热舒适。

“现在联系凯发登录入口的人有点多。”据陶光明教授透露，从项目开始至今，已有大量化纤制造、纺纱纺织、时尚服饰等领域的行业巨头主动对接交流合作。下一步，超材料织物还有望为体育赛事作一些科技支撑。

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