这种双模式热管理纤维织物的制备过程如图1所示。首先，利用静电纺丝工艺制备具有开放多孔结构的PVDF-HFP纤维膜；然后，在PVDF-HFP纤维膜的一面先后喷涂Fe3+溶液和吡咯溶液，经氧化聚合后生成PPy，即可获得双模式热管理纤维织物。

从纤维膜的数码照片（图2a和e）中可以看出，PVDF-HFP面呈白色，而附着PPy面则呈黑色。进一步利用扫描电子显微镜（SEM）观察纤维膜的微观形貌发现，PVDF-HFP面的纤维结构较为疏松，呈现高度开放的三维多孔网络；而PPy面则呈现相对紧密的纤维结构，且其纤维直径均有所增大。

图2 双模式热管理纤维织物的数码照片和微观SEM照片

微观结构的差异导致纤维膜两侧的光学性质相差甚远，从图3a和b中可以看出，PVDF-HFP面的太阳光吸收率很低，这主要归因于其高度开放的三维网络状多孔结构，该结构可通过米氏散射作用高效地反射大部分的太阳光；同时，由于PVDF-HFP中存在-CF2和-CF3等基团，具有较高的中红外发射率。与PVDF-HFP面相比，由于PPy面高度开放的多孔结构受到破坏，且受其共轭结构中的电子转移作用影响，该面呈现较高的太阳光吸收率。基于光谱数据，应用双模式纤维膜的理论对制冷功率和理论加热功率进行计算，结果表明纤维膜的理论制冷功率可以达到83 W·m-2，而理论加热功率则高达873 W·m-2（图3c和d）。

图3 双模式热管理纤维织物的光学性能及相应的理论制冷及加热功率

为了验证双模式纤维织物在室外环境中的热管理效果，进行了室外温度测试（图4a）。测试结果表明，在850 W·m-2的太阳光照强度下，纤维膜的PVDF-HFP面可以实现4.5 ℃左右的降温效果，而PPy面可以实现35.8 ℃左右的加热效果（图4b）。进一步将双模式热管理纤维膜覆盖在人体皮肤表面，分别于冬季的阴天和晴天测试其室外人体热管理性能（图5a和c）。结果表明，双模式纤维膜不受外界太阳光照强度的影响，均呈现优异的辐射制冷效果；而太阳光照强度越高，其人体保暖效果越为明显（图5b和d）。

图4 双模式热管理纤维织物在室外环境中的热管理性能

图5 双模式热管理纤维织物的室外人体热管理性能

这种双模式纤维织物不仅可应用于人体热管理，还有望用于建筑节能、户外精密仪器保护等领域。该工作为双模式热管理材料的发展提供了新的思路。

来源：印染在线