静电纺丝技术在聚合物基辐射制冷材料中的研究进展

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2025.10.023

中国塑料 ›› 2025, Vol. 39 ›› Issue (10): 151-157.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2025.10.023

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静电纺丝技术在聚合物基辐射制冷材料中的研究进展

李艳¹^,²^,³(), 王馨妍¹, 庄传龙¹, 陈洁¹, 刘烨¹

^1.浙江纺织服装职业技术学院，浙江宁波 315211
^2.宁波博洋控股集团有限公司，浙江宁波 315000
^3.宁波市纺织服装智能制造技术重点实验室，浙江宁波 315211

收稿日期:2025-06-02 出版日期:2025-10-26 发布日期:2025-10-21
作者简介:李艳，女，博士研究生，讲师，主要研究方向为功能性纺织材料，2023700039@zjff.edu.cn
基金资助:
浙江省教育厅一般科研项目(Y202456537)

Research progress in electrospinning technology for polymer⁃based radiative cooling materials

LI Yan¹^,²^,³(), WANG Xinyan¹, ZHUANG Chuanlong¹, CHEN Jie¹, LIU Ye¹

^1.Zhejiang Fashion Institute of Technology，Ningbo 315211，China
^2.Ningbo Beyond Holding Group Co，Ltd，Ningbo 315000，China
^3.Ningbo Key Laboratory of Intelligent Manufacturing of Textiles and Garments，Ningbo 315211，China

Received:2025-06-02 Online:2025-10-26 Published:2025-10-21

摘要/Abstract

摘要：

辐射制冷材料通过无源光谱调控实现高效降温，兼具节能环保与多场景适用性，极具发展与应用潜力。本文从辐射制冷的背景及原理出发，阐明静电纺丝技术在制备聚合物基辐射制冷薄膜中的优势，重点从材料选择、微结构构筑、膜结构设计等方向分析了提升辐射制冷效率的策略，归纳了静电纺丝制备的辐射制冷材料在智能穿戴、设备降温、建筑降温领域的应用前景，最后对该技术在制备辐射制冷材料的产业化道路上存在的挑战以及未来发展趋势进行了展望。

关键词: 辐射制冷, 静电纺丝, 聚合物, 薄膜, 结构调控

Abstract:

Polymer⁃based radiative cooling materials represent a promising technology for passive thermal management， leveraging spectral control to achieve substantial energy savings and multi⁃scenario applicability. This review elucidates the fundamental principles of radiative cooling and expounds on the unique advantages of electrospinning technology for preparing high⁃performance cooling membranes. The critical strategies to optimize cooling efficiency through material choice， nano⁃micro structural design， and membrane architecture was emphasized. Furthermore， the applications of electrospun radiative coolers in smart textiles， personal equipment， and energy⁃efficient buildings were examined. The review concluded by identifying prevailing challenges and prospective research directions for scalable manufacturing， thereby addressing the path toward industrialization.

Key words: radiative cooling, electrospinning, polymer, membrane, structure regulation

中图分类号:

TQ340.64

李艳, 王馨妍, 庄传龙, 陈洁, 刘烨. 静电纺丝技术在聚合物基辐射制冷材料中的研究进展[J]. 中国塑料, 2025, 39(10): 151-157.

LI Yan, WANG Xinyan, ZHUANG Chuanlong, CHEN Jie, LIU Ye. Research progress in electrospinning technology for polymer⁃based radiative cooling materials[J]. China Plastics, 2025, 39(10): 151-157.

图/表 11

参考文献 40

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加工方法	原料要求	加工条件	成本	产品特性	参考文献
涂层法	涂层浆料可均匀分散涂抹	常规（但超薄涂层的加工条件较为苛刻）	较低（但精细加工如化学气相沉积（CVD）成本较高）	取决于基底材料特性	［17］
相分离法	聚合物的分子量和溶解度参数有一定要求	常规	较低	性能不稳定	［18］
3D打印法	良好的热稳定性	对温湿度等条件有一定要求	较高	均匀性和稳定性较好	［19］
气凝胶法	可形成凝胶体系	对温度、压力等均有较高要求	较高	轻质、隔热性能好，但质脆	［20］
静电纺丝法	对聚合物分子量、溶解度等有要求	较常规	一般	大部分取决于聚合物特性，孔隙率高、柔性好	［21］

加工方法	原料要求	加工条件	成本	产品特性	参考文献
涂层法	涂层浆料可均匀分散涂抹	常规（但超薄涂层的加工条件较为苛刻）	较低（但精细加工如化学气相沉积（CVD）成本较高）	取决于基底材料特性	［17］
相分离法	聚合物的分子量和溶解度参数有一定要求	常规	较低	性能不稳定	［18］
3D打印法	良好的热稳定性	对温湿度等条件有一定要求	较高	均匀性和稳定性较好	［19］
气凝胶法	可形成凝胶体系	对温度、压力等均有较高要求	较高	轻质、隔热性能好，但质脆	［20］
静电纺丝法	对聚合物分子量、溶解度等有要求	较常规	一般	大部分取决于聚合物特性，孔隙率高、柔性好	［21］

官能团	波数/cm^-1	波长/μm	代表性聚合物	电纺加工适用性	参考文献
C—O—C	1 270~900	7.9~11.1	PLA	适用性较强	［24］
			纤维素	特定种类（如细菌纤维素、醋酸纤维素）适用	［25］
			POM	纺丝难度大	［26］
C—F	1 350~1 100	7.4~9.1	PVDF	适用性强	［27］
			PVDF⁃HFP	适用性强	［18］
			PTFE	纺丝难度大	［28］
Si—O	1 250~900	8~11.1	PDMS	纺丝难度大	［22］

官能团	波数/cm^-1	波长/μm	代表性聚合物	电纺加工适用性	参考文献
C—O—C	1 270~900	7.9~11.1	PLA	适用性较强	［24］
			纤维素	特定种类（如细菌纤维素、醋酸纤维素）适用	［25］
			POM	纺丝难度大	［26］
C—F	1 350~1 100	7.4~9.1	PVDF	适用性强	［27］
			PVDF⁃HFP	适用性强	［18］
			PTFE	纺丝难度大	［28］
Si—O	1 250~900	8~11.1	PDMS	纺丝难度大	［22］

聚合物	纺丝难度	力学性能	成本	优点	缺点
PE	难	中等，视分子量和密度	低	成本低、化学惰性好、疏水性好、电绝缘性好	非极性、难溶、熔体黏度高/弹性大导致熔体静电纺丝极困难；溶液纺丝极难找溶剂
PA	一般	高强度、高韧性、耐磨、回弹性好	中等	综合力学性能突出、耐磨性极佳、回弹性好	吸水性稍高可能影响纤维稳定性、部分溶剂价格昂贵、毒性高
PLA	一般	中等强度，但脆性较大	中等	生物可降解性、生物相容性好、来源可再生、加工窗口宽	脆性大、延展性差、热稳定性有限
纤维素	难	中等，视纤维化程度和处理方式	原料低，但处理成本较高	可再生、可生物降解、生物相容性好、环境友好、来源广泛、良好的亲水性	难溶、需特殊或有害溶剂、高湿下稳定性差、后处理复杂
POM	难	高刚性、高强度、高韧性、耐磨	中等	优异的综合力学性能、低吸水性、尺寸稳定性好、耐溶剂	常用熔体静电纺丝工艺，设备要求高、工艺控制复杂；溶液纺丝极难找到合适溶剂
PVDF	易	韧性和耐磨性较好	中等	优异的压电/热电性、耐化学腐蚀性、耐候性	部分溶剂有毒、疏水性过强可能影响生物相容性应用
PVDF⁃HFP	易	较PVDF稍弱，但仍具有韧性	中高（通常比PVDF贵）	溶解度和成纤能力好、良好的柔韧性、介电性	成本稍高、部分力学性能（如强度）可能略低于PVDF
PTFE	难	极高化学惰性、耐磨、低摩擦系数	很高	化学稳定性高、耐高温、低表面能、优异的疏水性	极难溶解和熔融，常规静电纺丝几乎不可能；需要特殊设备或载体聚合物
PDMS	难	力学性能差，低模量、低强度，弹性好	中高	生物相容性优异、极高弹性/柔韧性、透气性好、透明、化学惰性	室温下黏度高、难纺丝、液态时黏度低易成珠/球、需预聚物固化交联、固化过程影响纤维连续性和性能

静电纺丝技术在聚合物基辐射制冷材料中的研究进展

Research progress in electrospinning technology for polymer⁃based radiative cooling materials

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