分享丨科学家设计新型气凝胶能够实现可切换的热调节

中国科学院宁波材料技术与工程研究所的研究人员设计出一种新型气凝胶，能够实现可切换的热调节功能。这种名为Janus结构气凝胶（JMNA）的材料，通过独特的双层结构设计，将被动辐射冷却和加热集成到一个材料系统中，以适应多变的环境。

JMNA的核心创新在于其Janus结构。这种气凝胶由两层组成：一层是由光热MXene-CNF组成的，另一层则是纯CNF（碳纳米纤维）。当CNF层暴露于外部环境时，其高反射率可以有效反射太阳光，同时低红外发射率可以减少内部热量的散失，从而实现夏季的被动辐射冷却效果。而在寒冷的冬季，将MXene-CNF层作为外层，可以有效吸收太阳光并转化为热能，同时CNF层的高红外发射率可以将热量传递到内部环境，产生显著的被动辐射加热效果。

与传统的保暖材料相比，这种新型气凝胶具有明显的优势。传统的保暖衣物主要依靠抑制热传导和热对流来减少热量流失，而JMNA则能够同时调控热辐射、热对流和热传导。更重要的是，它的结构设计使其能够根据季节变化灵活切换热调节模式，无需更换材料或添加额外的设备。

这种材料的潜在应用领域非常广泛。研究团队指出，基于JMNA良好的机械性能，它可以被用作季节适应性辐射热调节的智能屋顶材料。想象一下，一个屋顶在夏天可以反射太阳光，保持室内凉爽，而在冬天又能吸收太阳光并转化为热能，为室内供暖。这种材料还可以应用于可穿戴设备，为户外工作者或运动员提供更舒适的温度调节解决方案。

这项研究的意义不仅在于开发出一种新型材料，更重要的是它为开发可扩展的气候适应性热调节材料提供了一条新的途径。随着全球气候变化加剧，能够灵活应对不同季节和环境温度的材料将变得越来越重要。未来，研究人员可能会进一步优化JMNA的结构，提高其热调节效率，同时探索更多应用场景，如汽车内饰、建筑外墙等。

总的来说，这种新型气凝胶的出现标志着我们在热调节材料领域取得了重大突破。它不仅展示了材料科学的创新潜力，也为应对气候变化带来的挑战提供了新的解决方案。随着技术的不断进步，我们有理由相信，未来的建筑和服装将能够更加智能地调节温度，为人们创造更舒适、更节能的生活环境。