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龚春红教授课题组系统综述了光谱工程织物(Spectrally Engineered Textiles, SETs)在热管理领域的最新进展,聚焦“通过材料选择与结构设计实现对人体及设备温度的精准调控”这一主线,以“Spectrally engineered textiles for thermal management: Design strategies and multifunctional progress”为题发表于材料科学领域国际权威综述期刊《Progress in Materials Science》(2027, 165, 101801,影响因子42)。该刊是材料科学与工程应用领域具有重要国际影响力的高水平综述期刊,以发表权威性、批判性的前沿综述著称。


随着全球能源需求持续攀升、极端气候频发,以及公众对热舒适性与能效要求不断提高,纺织品凭借轻质、柔性、透气、可穿戴等固有优势,在人体热管理领域展现出广阔前景。然而,传统纺织品温控能力有限,难以适应复杂多变的冷热环境;单一制冷或制热功能亦难以满足多样化应用需求。因此,从光谱调控机制出发,统筹材料选择、结构设计与多功能集成,实现系统性协同优化,已成为推动光谱工程纺织品(Spectrally Engineered Textiles, SETs)发展的核心科学问题。
针对上述挑战,龚春红教授课题组系统梳理了面向热管理的智能热辐射调控材料(SETs)的基本原理与光谱设计策略。综述首先阐明SETs的光谱响应机理及其与人体热调节生理基础的内在关联;继而归纳被动冷却与主动加热所需的多波段协同调控策略,强调高性能需依托材料组分—微纳结构—器件/系统在多尺度上的协同优化。文章总结了制冷型与加热型SETs的设计准则,解析材料组成、微观结构与宏观构型对光谱响应及热管理性能的影响规律,涵盖太阳波段反射/吸收率的精准调控,以及中红外波段透射率、发射率与反射率的定向设计,为差异化环境与多样化需求下的光谱定制提供理论支撑。SETs通过选择性调控太阳吸收率与中红外发射率,可在无需外部供能条件下,于不同环境与工况下实现高效被动制冷或辐射加热,为个人热管理、建筑节能等场景提供零能耗、可持续的新范式。
面向未来发展,该综述凝练出五大重点突破方向:一是融合热能存储、动态光谱响应与辐射/传导/对流多路径传热协同优化,显著提升复杂动态环境中的热管理鲁棒性与适应性;二是深化SETs与红外隐身、电磁屏蔽、智能传感、健康监测、能量收集转化、生物医学诊疗等功能的跨学科融合;三是建立基于真实穿着场景的标准化测试与综合性能评价体系;四是构建覆盖材料组分、结构参数、光谱特性及环境变量的多维数据库,结合数据驱动建模与AI辅助设计,实现面向具体需求的精准化、定制化光谱调控;五是统筹热管理性能、工艺适配性、制造成本、长期耐久性与人体安全性等多重约束,系统推进SETs从实验室原型迈向规模化生产与实际应用。
该综述系统构建了涵盖宽频普机制解析、材料—结构协同设计、多功能集成策略及真实场景应用评价的全链条框架,厘清了光谱选择性响应与热管理效能间的构效关系,凝练了前沿发展趋势,并围绕工程化落地的关键科学问题与共性技术瓶颈,提出了兼具前瞻性和可操作性的未来路径,为高性能、可规模化、面向实际应用的SETs研发提供了重要理论指引与系统性研究范式。
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为该研究成果第一完成单位,黄色网址大全
2023级硕士研究生冯凯林为第一作者,龚春红教授、张经纬教授和蔡国发教授为论文共同通讯作者。研究得到国家自然科学基金(No. 22475065、62222402)、河南省重点研发计划(241111231800)以及河南省高校科技创新团队支持计划(25IRTSTHN016)等项目资助。
文章链接://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2026.101801
龚春红,教授,博士生导师,河南省特聘教授,中国材料研究学会超材料分会理事会理事,中国电子材料行业协会电磁防护分会理事会理事,中国复合材料学会电磁复合材料分会委员,中国材料研究学会智能传感功能材料与器件分会委员会委员,河南省高等学校青年骨干教师,河南省涂料行业协会专家委员会委员。主要从事宽频谱电磁吸收及能量转化领域的理论和应用研究,主持国家自然科学基金项目4项、主持各种省级项目及企业合作项目多项。近年来,在Nature Communications, Progress in Materials Science, Adv. Funct. Mater., Nano-Micro Letters, Infomat, J. Mater. Sci. Technol., Nano Lett., Nano Research, J. Mater. Chem., Composites Part B等国内外期刊上发表SCI收录论文70余篇;指导本科生团队获得国家级,省级大学生创新项目10余项;获“河南省优秀博士论文奖”,“黄色网址大全
师德先进个人”奖励,2019-2025年度连续获得河南省涂料行业协会“河南省涂料行业发展推动者”、“行业工作先进人物”、“优秀科技工作者”等荣誉称号。