Anisotropic Scattering‐Enhanced Radiative Cooling by Self‐Assembled Hierarchical Silk Micropyramid Arrays

材料科学 发射率 丝素 辐射冷却 辐射传输 紫外线 光电子学 丝绸 复合材料 热的 各向异性 静电纺丝 低发射率 反射率 热辐射 光学 保温 叠加原理 纳米技术 纳米尺度 辐射 散射 光热治疗 吸收(声学) 结构着色 电子设备和系统的热管理 米氏散射 太阳能 约束(计算机辅助设计)
作者
Haiyan Zhang,Zhiguang Xu,Jun Zhang,Tao Zhang,Mufang Li,Zhuhua Zhang,Xiuqiang Li,Yan Jie Zhao
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:36 (76)
标识
DOI:10.1002/adfm.77752
摘要

ABSTRACT Intensified global warming has highlighted the urgent need for personal radiative‐cooling textiles. Silk, a natural protein fiber, is a promising candidate for radiative cooling because of the relatively high mid‐infrared (MIR) emissivity of fibroin proteins and its microstructure‐induced solar reflectance. However, the intrinsic absorption of the fibroin protein in the ultraviolet (UV) region poses a fundamental constraint on the cooling efficacy under sunlight, and enhancing MIR emissivity via structural design remains challenging. Herein, multiscale beaded fibers and hierarchical micropyramid arrays are rationally designed to simultaneously improve UV reflectance and MIR emissivity, with the guidance of theoretical simulations based on Mie theory and finite‐difference time‐domain modeling. The target structure is fabricated via a scalable electrospinning technique, achieving a solar reflectance of 97%, with UV‐range (0.3–0.42 µm) reflectance reaching 99%, and a high MIR (8–13 µm) emissivity of 97%. When integrated into conventional cotton fabric, the engineered structure demonstrates a superior cooling effect of ∼6°C compared with that of traditional silk fabric under direct sunlight, while maintaining sufficient breathability and flexible comfort. This study presents a feasible strategy for developing high‐performance silk‐based radiative cooling textiles.
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