Janus气凝胶实现季节适应性热管理温度调节研究获进展

　　辐射调节被认为是直接、高效、有前途的方式，通过吸收输入的阳光调节内部环境温度，进而实现节能。辐射调节在较大程度上取决于物理/化学改性和合成的材料、合理的结构设计和有效的功能配合。而生物相容性和多功能性对材料要求颇高。复杂的制备工艺和多层结构设计限制了辐射调控材料的发展及其应用。为此，合理设计和制造热调节材料至关重要，可通过可调节的物理或化学结构显著提高冷却或加热性能。

　　既往研究通过反向聚合在织物表面设计了由聚吡咯和全氟十二烷基三乙氧基硅烷组成的超疏水仿生类黑素体分级纳米球织物，实现了人体热管理温度调节和光热蒸发应用。而在材料稳定性和季节适应性温度调节方面仍有不足。基于此，中国科学院宁波材料技术与工程研究所智能高分子材料团队研究员陈涛、副研究员肖鹏利用免冻干的方法，设计了由光热MXene-CNF层和CNF层组成的Janus结构气凝胶（JMNA）。该气凝胶能够实现可切换的热调节，将被动辐射冷却和加热集成到一个材料系统中，以适应多变的环境。

　　基于良好的机械性能，Janus气凝胶可用作季节适应性辐射热调节的智能屋顶。当CNF层暴露于外部环境时，外层高反射率和内层低红外发射率的结合使得夏季能够有效进行被动辐射冷却。为了应对寒冷的冬季，MXene-CNF层可被用作外层，有效将阳光转化为可观的热能。产生的热量可通过CNF层高红外发射率进一步传递到内部环境，从而产生显著的被动辐射加热。Janus结构气凝胶简单的制造方法和合理设计为开发可扩展的气候适应性热调节材料提供了一条可替代途径。

　　相关研究成果以Engineering Structural Janus MXene-nanofibrils Aerogels for Season-Adaptive Radiative Thermal Regulation为题，发表在Small（DOI：10.1002/smll.202302509）上。研究工作得到国家自然科学基金、中国科学院青年创新促进会、宁波市科技局、国家自然科学基金中德交流项目、宁波市公益性研究科技计划项目和王宽诚国际交叉团队等的支持。

JMNA季节适应性温度调节机制及制备方案