新しいナノファイバー膜による多色・適応型の放射冷却技術 (New Nanofibrous Membrane Enables Colorful, Adaptive Radiative Cooling)

2026-11-02 中国科学院(CAS)

中国科学院福建物質構造研究所の研究チームは、太陽光を反射し、熱を宇宙空間へ放射することで電力を使わずに冷却する放射冷却技術について、鮮やかな色彩と温度に応じた発汗制御機能を備えるナノファイバー膜を開発した。新材料FTPT-5は、蛍光微粒子を導入し、従来のポリウレタン膜が吸収していた紫外線を可視光に変換することで、発熱と紫外線劣化を抑制するとともに橙赤色を実現した。蛍光量子収率は63.3%、太陽光反射率は96.7%に達し、紫外線による加速劣化試験後も95.2%を維持した。さらに、約32℃を境に親水性・疎水性が変化するPNIPAM層を組み込み、低温時には適度な発汗蒸発を保ち、高温時には汗の輸送と蒸発冷却を促進する。38℃での蒸発冷却能力は392.4 W/m²に達した。本技術は、衣服やウェアラブル製品への応用を通じて、電力消費を抑えた個人向け冷却システムの実現に貢献すると期待される。

新しいナノファイバー膜による多色・適応型の放射冷却技術  (New Nanofibrous Membrane Enables Colorful, Adaptive Radiative Cooling)
Schematic of the electrospun/electrosprayed FTPT membrane fabrication (top) and its self-adaptive thermal-wet regulation: high solar reflectance and infrared emission cool the skin, while the PNIPAM layer switches sweat transport below and above the LCST. (Image by Prof. WU’s group)

<関連情報>

放射冷却のための蛍光競合吸収と自己適応型熱湿潤制御を備えた階層構造ナノファイバー膜 Hierarchical Nanofibrous Membranes With Fluorescent Competitive Absorption and Self-Adaptive Thermal-Wet Regulation for Radiative Cooling

Xuan Zhou, Haopeng Wang, Xianmei Huang, Haoran Zhai, Shuqiang Peng, Shuang Zhao, Tianyuan Li, Zixiang Weng, Lixin Wu
Small  Published: 09 October 2026
DOI:https://doi.org/10.1002/smll.76161

Abstract

Passive daytime radiative cooling (PDRC) provides a zero-energy thermal management strategy. Thermoplastic polyurethane (TPU) is suitable for electrospun cooling textiles due to its spinnability, flexibility, and high infrared emissivity, but it suffers from UV-induced photothermal accumulation and aging. Here, we implement a nanoscale fluorescence-competitive absorption strategy by incorporating fluorescent microspheres (FMs) whose excitation spectrum fully covers the UV absorption band of TPU. These FMs convert UV photons into visible emission, simultaneously reducing photothermal conversion, enhancing UV stability, and enabling coloration. A highly reflective, hierarchical nanofibrous underlayer with a hierarchical fiber-diameter distribution, fabricated via high-concentration electrospinning, further achieves broadband scattering, thereby yielding an overall effective solar reflectance (ESRsol) of 96.7%. After 200 min of accelerated UV aging, the ESRsol decreases only slightly to 95.2%. The membrane exhibits a photoluminescence quantum yield of 63.3% and photon conversion efficiency of 53.2%. Meanwhile, integrated with a temperature-responsive dynamic moisture management structure, it reaches an evaporative cooling power of 392.4 W·m−2 at 38°C and 262.9 W·m−2 at 25°C. A Monte Carlo simulation validates the nano- and microscale structural design, offering a promising approach toward adaptive personal thermal management textiles.

0504高分子製品
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