【摘 要】
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传统能源作为世界发展的助推剂被大量消耗,导致能源危机和全球变暖日益严重。供暖和制冷是传统能源消耗的重要组成部分,尤其是在建筑能耗和工业热管理等领域。热管理与环境能源问题息息相关。但传统热管理材料的加热和制冷效率较低,严重阻碍了节能减排及“碳达峰、碳中和”双碳战略目标的实现。因此,需要创制新型的热管理材料以提高供暖与制冷效率,降低热管理能耗。辐射热管理材料由于其光谱选择性,可在无主动能源供给情况下,
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传统能源作为世界发展的助推剂被大量消耗,导致能源危机和全球变暖日益严重。供暖和制冷是传统能源消耗的重要组成部分,尤其是在建筑能耗和工业热管理等领域。热管理与环境能源问题息息相关。但传统热管理材料的加热和制冷效率较低,严重阻碍了节能减排及“碳达峰、碳中和”双碳战略目标的实现。因此,需要创制新型的热管理材料以提高供暖与制冷效率,降低热管理能耗。辐射热管理材料由于其光谱选择性,可在无主动能源供给情况下,通过选择性调控辐射反射或发射,实现个人和空间的无源高效热管理。然而,目前辐射热管理材料普遍存在着制备工艺复杂、成本高、模式单一和实用性差等缺点。因此,设计和制备高效、绿色节能的新型辐射热管理材料对于能源可持续发展具有重要意义。本文基于纳米多孔聚乙烯（nano PE）和聚偏氟乙烯（PVDF）两种聚合物,引入了二维纳米材料MXene,通过简单的表面喷涂,制备可进行高效辐射加热的织物和兼具辐射制冷/加热双重模式的薄膜材料,深入研究了其被动辐射加热、辐射制冷、太阳光加热和焦耳加热等性能,主要内容如下:（1）采用聚多巴胺（PDA）对nano PE织物进行亲水改性,之后将Ti3C2TxMXene溶液喷涂在改性后的织物上,得到MXene/nano PE织物。该织物同时具备被动辐射加热、太阳光加热和焦耳加热三种模式。由于MXene的低红外发射特性,厚度为12μm的MXene/nano PE织物在7～14μm波长范围内的红外发射率仅为17.6%。MXene/nano PE织物的被动辐射加热性能优异,与传统棉织物（576μm）相比提高了4.9℃。此外,MXene的高光热转换效率和导电性赋予MXene/nano PE织物优异的太阳光加热性能和焦耳加热性能,在840 W/m~2的太阳辐照度和5 V电压下分别可升温至73.5℃和55℃。同时开启三种加热模式时,MXene/nano PE织物最高温度可达90℃。此外,MXene/nano PE织物具有优异的可穿戴性,包括机械强度、透水汽性、防风能力、阻燃性、电磁干扰屏蔽、抗菌性和速干性等。（2）采用相转化法制备了多孔PVDF薄膜,通过将MXene溶液喷涂到薄膜上制备了辐射双模（制冷/加热）MXene/PVDF复合薄膜,通过膜反转可切换加热/制冷模式。在相转化过程中,PVDF薄膜内形成连续的珊瑚状多孔结构,对自然光有强烈的散射效应。在制冷模式下,MXene/PVDF薄膜对太阳光的反射率高达96.7%,在“大气窗口”（8～13μm）处的红外发射率达到96.1%,优异的光谱选择性赋予其高辐射制冷性能,可以实现9.8℃的日间辐射制冷和11.7℃的夜间辐射制冷,日间和夜间辐射制冷功率分别达到107.5 W/m~2和140.7 W/m~2。而且,MXene的低红外发射特性、高光热转换能力和高导电性赋予了MXene/PVDF薄膜优异的被动辐射加热（40.7℃）、太阳光加热（41.2℃）和焦耳加热性能（63.9℃）。同时开启三重加热模式后,MXene/PVDF薄膜最高温度可达73.2℃。此外,MXene/PVDF薄膜还具有优异的透水汽、水稳定、拉伸、电磁干扰屏蔽、阻燃等实用性能。
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