闪蒸纺聚乙烯（PE）非织造布具有卓越的抗拉强度和耐磨性，但缺乏固有的辐射冷却和抗菌特性，这限制了其在高温和生物要求严苛环境中的应用。研究人员开发了一种多功能聚乙烯非织造布（PE-MSZ），通过共辐射接枝方法将γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（MAPS）接枝到PE纤维上，然后原位层层沉积二氧化硅（SiO₂）与沸石咪唑酯框架-8 （ZIF-8）涂层，实现了被动辐射制冷与光催化抗菌功能的集成。这种分级微纳米结构赋予PE-MSZ高太阳光反射率（90.8%）和强中红外发射率（93.5%），使其在阳光直射下较传统PE降温约4.5℃。此外，PE-MSZ展现出卓越的光催化抗菌效能，在模拟太阳辐射条件下120分钟内可实现大肠杆菌和枯草芽孢杆菌99.9%的抗菌率。该改性非织造布同时保持高抗拉强度（28.1MPa）、优异耐磨性、良好耐洗性和透气性，将卓越的辐射冷却与抗菌功能相结合，展现出在可穿戴设备、建筑集成及新一代多功能纺织品领域的巨大应用潜力。

  2025年12月31日，相关工作以"Multifunctional Polyethylene Fiber Materials with Passive Radiative Cooling and Photocatalytic Antibacterial Properties "为题发表在《Advanced Functional Materials》上。文章第一作者为翟亚领，文章通讯作者为贾超副研究员，王明磊副研究员和朱美芳教授。东华大学材料科学与工程学院，先进纤维材料全国重点实验室为文章通讯单位。

  闪蒸纺聚乙烯（PE）纤维因其卓越的抗拉强度、耐磨性及阻隔性能，被广泛应用于防护服和工业领域。然而，尽管传统PE非织造布具有出色的机械强度和化学稳定性，但通常其中红外透射率低且缺乏抗菌功能，这限制了其在高温环境或卫生敏感场景中的应用，例如户外工作服、医疗防护装备及建筑围护结构。因此，开发兼具机械耐久性、辐射制冷与抗菌特性的多功能聚乙烯基非织造布，对于提高舒适度、安全性及能源效率具有重要意义。

  他们设计了一种多功能聚乙烯非织造布（PE-MSZ），通过在γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（MAPS）修饰的PE纤维上原位层层自组装SiO₂和ZIF-8涂层，集成了辐射制冷和光催化抗菌功能（图1）。所得的PE-MSZ非织造布展现出高太阳反射率（90.8%）和中红外辐射率（93.5%），在直接阳光照射下相较于传统PE非织造布具有约4.5°C的户外降温效果。此外，它们还表现出高效的光催化抗菌活性，在模拟阳光下对大肠杆菌（E. coli）和枯草芽孢杆菌（B. subtilis）实现了99.9%的抗菌效率，同时保持了优异的抗拉强度、耐磨性、耐洗涤性和透气性。本研究提出了一种将辐射制冷与光催化抗菌功能相结合的协同策略，为下一代PE基纺织品在个人热管理和公共卫生保护方面提供了有前景的路径。

图1. PE-MSZ非织造布的结构与性能

结果与讨论

（1）PE-MSZ非织造布的微观形貌与结构

  SEM、XRD、FTIR、XPS结果分析都表明了SiO₂与ZIF-8涂层在PE纤维表面的均匀原位沉积。进一步通过密度泛函理论计算得到Si-OH网络与Zn²⁺之间具有更高的结合能。基于分子密度Hirshfeld划分的独立梯度模型（IGMH）对优化后的Si-OH网络与Zn²⁺之间的相互作用进行可视化分析表明，它们之间存在强吸引作用（配位作用、离子-偶极作用）和范德华力作用。综上所述，PE-MS通过Si-OH与Zn²⁺之间存在的共价键作用（Si-O-Zn键）和强吸引作用，使得ZIF-8涂层沿着纤维表面原位生长。

图2. PE-MSZ非织造布的微观形貌与结构

（2）PE-MSZ非织造布的辐射制冷性能

  PE-MSZ非织造布展现出卓越的全天被动辐射制冷性能，白天和夜间平均降温幅度分别达到约2.9℃和6.8℃。在太阳辐射强度约为730 W m^-2时，PE-MSZ非织造布相较原始PE非织造布可降低约4.5℃，相较Tyvek材料可降低约1.8℃，展现出在户外热管理应用中的巨大潜力。

图3. PE-MSZ非织造布的辐射制冷性能

（3）PE-MSZ非织造布的抗菌性能

  文章研究了PE-MSZ非织造布对大肠杆菌和枯草芽孢杆菌的光催化抗菌活性，经过120分钟模拟太阳光照射后，PE-MSZ非织造布完全抑制了大肠杆菌与枯草芽孢杆菌的生长，实现99.9%的抗菌率。

图4. PE-MSZ非织造布的抗菌性能

（4）PE-MSZ非织造布的耐磨、洗涤稳定性和力学性能

  进一步评估了PE-MSZ的耐磨与洗涤稳定性，在耐磨500次循环和洗涤5次循环后，PE-MSZ仍表现出较高的光学性能和光催化抗菌性能。PE-MSZ非织造布在X方向和Y方向上具有28.1 MPa和25.2 MPa的拉伸强度。

图5. PE-MSZ非织造布的耐磨性能与力学性能

（5）多场景制冷性能与能源节约潜力

  PE-MSZ非织造布展现出卓越的多功能性能，使其能够应用于各种现实场景。建筑能耗分析结果表明，PE-MSZ非织造布相较于建筑围护结构材料节约能耗最高达42.8%。

图6. PE-MSZ非织造布的多场景制冷性能与能源节约潜力

  总之，他们成功开发了一种新型聚乙烯非织造布（PE-MSZ），通过将辐射制冷与光催化抗菌功能有机结合，实现了优异的综合性能。该多功能特性是通过在纤维表面原位逐层沉积SiO₂和ZIF-8涂层构建的。所得PE-MSZ非织造布表现出高达90.8%的太阳光反射率、93.5%的强-中红外发射率以及99.9%的优异抗菌效率。同时，该材料展现出显著的辐射制冷能力，白天平均降温2.9°C，夜间降温幅度可达6.8°C。

  在实际测试条件下，PE-MSZ非织造布覆盖下的皮肤温度较棉布降低了2.8°C，显示出显著的个体热调控效果。此外，在与商业化汽车遮阳膜、屋顶隔热膜以及聚乙烯基产品Tyvek材料的对比研究中，PE-MSZ非织造布表现出更为优越的辐射制冷性能。值得注意的是，即便经过500次磨损循环和5次洗涤循环处理，该改性非织造布仍能保持稳定的光学性能和高效的抗菌活性，充分证明了其优异的机械耐久性与功能稳定性。基于其优异的光学响应、良好的机械强度以及持久的光催化抗菌性能，PE-MSZ非织造布在建筑集成热管理、个人热舒适调控及生物安全防护等领域展现出广阔的应用前景。

  原文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202529127