基于辐射冷却纺织品的被动式个人热管理是满足室外人体热舒适需求的一种简单、经济高效的方式。现有的被动辐射冷却纺织品主要由合成聚合物制成，这些聚合物通常是不可再生和不可降解的，并且缺乏汗液管理功能。在此，本研究报道了一种基于生物聚合物的纳米纤维纺织品的制备，该纺织品通过可扩展的静电纺丝技术集成了被动辐射冷却和汗液输送功能。对纳米纤维直径的优化控制使200µm厚的薄膜在紫外线（UV）范围（92%）和整个太阳光谱（95%）中均具有很高的反射率，丝素蛋白丰富的化学键使其在大气窗口中具有95%的高发射率。因此，纳米结构纺织品在白天可以达到比环境温度低约3.8℃的温度，在晚上可以达到约6.4℃。更重要的是，吸湿性丝素蛋白的使用提供了额外的汗液吸收和蒸发功能。室外汗液蒸发实验表明，与传统的不吸湿纺织品相比，纳米纤维丝素纺织品的温度降低了约5.5℃。可扩展丝纳米织物具有良好的生物降解性、优越的冷却能力和高排汗能力，将成为一种有效的被动式人体热管理纺织品。
图1.用于被动个人热管理的纳米纤维丝织物的设计。（a-c）与传统商业织物和电纺织物相比，纳米纤维丝膜（NSF）的热管理功能示意图。（d）纳米纤维丝膜和天然丝绸织物（200µm，相同厚度）之间的光谱太阳反射率和中红外发射率的比较。（e）在潮湿条件下，纳米纤维丝膜和传统电纺薄膜覆盖人体皮肤用于被动辐射冷却的红外热图像。
图2.纳米纤维丝膜的结构和光学性能。（a）大尺寸电纺纳米纤维丝膜的数码照片。（b）纳米纤维丝膜中随机纳米纤维的照片和SEM图像。（c）纳米纤维直径的尺寸分布。（d和e）在0.3-2.5µm范围内丝纤维散射效率的数值模拟，纤维直径在0.1-2.0µm（d）和2.0-14.0µm（e）之间变化。（f）具有不同直径分布的纳米纤维丝膜的太阳光谱反射率。（g）不同厚度纳米纤维丝膜的太阳光谱反射率和中红外发射率。空气质量1.5（AM 1.5）太阳光谱和长波红外（LWIR）大气透明度模型作为参考。（h）计算了不同厚度的纳米纤维丝膜和天然丝绸织物在0.3-0.42μm（紫外光）和0.3-2.5μm范围内的平均光谱反射率。
图3.纳米纤维丝膜的构象、柔性和吸湿性。（a）甲醇处理前后NSFs的FTIR吸收光谱。（b）甲醇处理前后NSFs二级结构的比较。（c）纳米纤维丝膜的优异柔性。比例尺，1cm。（d）NSF的水接触角测量结果。（e）室内汗液蒸发模拟实验装置的数码照片。（f）在NSF和其他纺织品（棉花、天然丝绸织物、速干织物和P（VdF-HFP）膜）上滴入一定量的水之前和之后的实时温度跟踪。（g）计算NSF和其他纺织品的吸水率。（h）NSF和其他纺织品在模拟皮肤温度下吸水后的重量损失率。（i）NSF和其他纺织品的水蒸气传输。
图4.纳米纤维丝膜的理论分析和室外辐射冷却测量。（a和b）具有不同非辐射传热系数的NSF在白天（a）和夜间（b）的净冷却功率的理论计算。（c）室外冷却实验装置的数码照片（顶部）和示意图（底部）。测试地点的地形和气象信息显示在左上角。（d）32小时室外冷却实验的实时温度数据（2022年4月10日至12日）。还绘制了太阳辐照度图以供参考。
图5.纳米纤维丝膜的室外汗液蒸发模拟实验及其潜在应用。（a）室外汗液蒸发模拟实验的设置示意图，右上角为测试地点的地形和气象信息。（b-e）室外汗液蒸发模拟实验在强（b和c）和弱（d和e）阳光条件下的太阳辐照度和实时温度数据。（f）NSF、棉和天然丝绸织物在涂层表面的冷却性能比较。（g和h）纳米纤维丝膜作为创可贴表面的冷却层。
