Scalable thermochromic superhydrophobic collagen fiber-based wearable materials for all-weather self-adaptive radiative cooling and solar heating

热致变色 辐射冷却 材料科学 可扩展性 可穿戴计算机 辐射热 复合材料 计算机科学 气象学 物理 化学 嵌入式系统 有机化学 数据库
作者
Meng-Chen Huang,Chao‐Hua Xue,Zhongxue Bai,Huidi Wang,Chao‐Qun Ma,Yong-Gang Wu,Li Wan,Long Xie,Shi-Qiang Lv,Rongrong Gao,Wen-Min Zhang,Jun Cheng,Xiao-Jing Guo
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier BV]
卷期号:496: 153938-153938 被引量:4
标识
DOI:10.1016/j.cej.2024.153938
摘要

As traditional biomaterials for wearables, collagen fibers (CFs)-based products are widely used in daily life due to their exceptional performance. However, developing CFs-derived products that exhibit seasonal self-adaptive temperature regulation to satisfy the thermal comfort for humans and prolong their service life remains a significant challenge in practical applications. Herein, the smart temperature-adaptive superhydrophobic radiative cooling CFs (STSRC-CFs) were created through a nanoengineering design strategy by a simple and scalable layer-by-layer spraying method. The STSRC-CFs inherit the outstanding properties of natural CFs and maintain high tensile strength (18.2 MPa), air permeability (38.2 mL/cm2∙h), and superhydrophobicity (CA of 161.1°, SA of 2.0°). Moreover, STSRC-CFs possessed a thermal emittance of 0.94, while the solar reflectance could be dynamically modulated in response to the ambient temperature change with a solar reflectance of 0.91 at high temperatures and 0.81 at low temperatures. The synergic effect enables STSRC-CFs to autonomously manage radiative cooling and solar heating, thereby achieving intelligent energy-saving temperature regulation for winter warming and summer cooling. Notably, the superhydrophobic self-cleaning effect of STSRC-CFs prevents from contamination, ensuring sustained spectral modulation and intelligent temperature regulation. Serving as a proof-of-concept for intelligent self-adaptive passive temperature regulation, the STSRC-CFs introduced in this study lay the groundwork for the development of advanced temperature-adaptive radiative cooling and solar heating functional materials.
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