被动辐射热管理在提高能源效率和可持续性方面具有巨大潜力。开发随机多孔结构或在聚合物基体中加入介电散射体可以实现辐射热调节。然而，如何设计制备既具备卓越热调节性能又坚韧耐用的纤维材料仍面临挑战。近期，东华大学蔡再生教授团队在《Advanced Fiber Materials(先进纤维材料)》上发表了题为“Bio-Inspired Tough Metafiber with Hierarchical Photonic Structures for Durable Passive Radiative Thermal Management”的研究成果。
该研究采用湿法纺丝技术，开发了仿蚕丝的坚韧超纤维PMABF。通过分子界面工程，结合纳米纤维聚集体与多种散射体，构建了分层形态结构，实现了98.6%的MIR发射率和86.7%的太阳光反射率。在溶剂置换过程中，MTMS分子与纳米纤维骨架形成节点焊接，增强了超纤维的力学性能，拉伸强度和压缩应力分别提升125%和261.5%。PMABF还展现出卓越的热稳定性和疏水性，为严苛的热管理提供了广阔的应用前景。
综上所述，该工作设计了一种具有分层形态结构的仿蚕丝超纤维，通过精确设计纺丝针头制得仿蚕丝的类椭圆截面，随后的相分离构建了微纳孔结构，并通过调节分子界面形成了纳米渔网结构，实现了从宏观到微纳尺度的协同光散射。分子作用在纳米纤维骨架之间形成节点焊接可以有效分配应力，提升断裂强度和压应力。此研究提出的多功能超纤维新策略，不仅优化了光学和机械性能，还为极端环境下的热防护和热隐身应用开辟了新途径。
