纖維素基功能材料提升被動式日間熱管理

被動式日間熱管理（PDTM）技術為低碳可持續發展提供了新路徑，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。通過電加熱或電致變色等主動方式補償，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材料通過簡單翻轉切換便可解決過冷問題，但其核心問題在于冷熱性能平衡——常用光熱材料因固有的全光譜吸收特性，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，成為實現冷熱性能平衡的關鍵。

中國科學院寧波材料技術與工程研究所此前圍繞纖維素基功能材料開展了研究。近日，研究團隊設計了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，以及納米氧化銦錫（ITO）擁有的光譜選擇性光熱轉化能力，通過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），進而通過原位靜電紡絲，將聚己內酰胺冷卻層結合在串狀納米ITO/MFC光熱層基底上，制備出MIS-S膜。該材料在加熱模式下，展現出特殊的選擇性光熱補償，有助于將內環境溫度提高0.5℃，并能夠防止過熱。在冷卻模式下，該材料也實現了8.1 ℃的降溫效果。

該研究在獲得較高冷卻水平的基礎上，實現了冷卻和加熱之間的平衡，解決了聚合物基體材料的過熱老化和失效問題。

相關研究成果發表在《先進功能材料》（Advanced Functional Materials）上。研究工作得到國家自然科學基金等的支持。