【仪表网 研发快讯】全球气候变暖和城市热岛效应加剧，推动内环境热管理技术向低碳化升级。传统主动式内环境热管理依赖空调制冷、电加热，能耗巨大。被动式日间热管理(PDTM)技术虽为低碳可持续发展提供新路径，但现有单模PDTM材料难以解决太阳能季节性和地理分布变化带来的过冷问题。若通过电加热或电致变色等主动方式补偿，又会额外增加能耗，因此近零能耗的动态PDTM材料成为研究焦点。其中，双模式PDTM材料(即集成两种不同的静态冷却和加热材料)，通过简单翻转切换即可解决过冷问题，但其核心瓶颈在于冷热性能平衡——常用光热材料因其固有的全光谱吸收特性，会瞬间产生过高的温度，导致聚合物老化失效，如何筛选合适的加热材料实现冷热性能平衡成为关键难题。
中国科学院宁波材料技术与工程研究所生物基高分子材料团队在朱锦研究员和那海宁研究员的带领下长期从事生物质转化利用技术与应用研究，前期围绕纤维素基功能材料开展了卓有成效的研究工作(Energy Environ. Sci., 2024, 17, 5931-5940; Chem. Eng. J., 2025, 513, 162740)。近日，该团队针对这一问题设计了一种光谱选择性光热补偿策略，基于微纤化纤维素特有的一维形貌和高中红外发射率本质及纳米氧化铟锡(ITO)拥有的光谱选择性光热转化能力，经静电自组装得到三维均匀分散的微纤化纤维素(MFC)/纳米ITO复合体(MIS)，再通过原位静电纺丝将聚己内酰胺(PA6)冷却层结合在串状纳米ITO / MFC光热层基底上制备MIS-S膜。在加热模式下，其特殊的选择性光热补偿有助于将内环境温度提高0.5℃，防止过热。在冷却模式下，也保持了8.1 ℃的降低。这在获得较高冷却水平的基础上，实现了冷却和加热之间的良好平衡，从而解决了聚合物基体材料的过热老化和失效问题。这种具有优异冷热平衡性能的近零能耗PDTM技术，可满足未来社会可持续发展的迫切需求。
该工作以“Nano-ITO induced Janus membrane enables spectrally selective photothermal compensation for passive daytime thermal management”为题，发表在Advanced Functional Materials上(DOI: 10.1002/adfm.202529459)。宁波材料所与浙江工业大学联合培养博士生靳晨凯为第一作者，朱锦研究员和那海宁研究员为共同通讯作者。该工作得到了国家自然科学基金项目(52303142)、中国科学院宁波材料技术与工程研究所所长基金重点项目(E30204QF21)、海南省重点研发计划项目(ZDYF2023XDNY053)、宁波市自然科学基金(2024J437)、宁波市重点研发项目(2025Z112)的支持。
图(a)MIS-S膜的的设计合成示意图；(b)不同光热材料及复合体系的太阳能利用率对比图(A+R=100%)
(高分子与复合材料实验室 那海宁)
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