全天候被動輻射保暖織物的制備及性能表征

Preparation and performance characterization of all-weather passive radiation warming fabrics

摘要：

在寒冷的環境中維持人體體溫非常重要，然而傳統的空間供暖造成了巨大的能源浪費。被動式輻射保暖技術可以有效地節能及滿足個人熱舒適，在個人熱管理中具有可觀的應用前景。本文以棉織物為基材，采用聚多巴胺輔助金屬沉積效應，在棉織物表面原位還原銀納米顆粒，制備了高效能被動輻射保暖棉織物。實驗結果表明：改性后的棉織物對太陽光譜峰值的反射率由原來的73.54%降低到15.76%，對人體紅外輻射的反射率提高到43.18%以上。在室內環境下，由于改性織物對人體紅外的高反射，其內層溫度較于普通棉織物提高1.1 ℃;在太陽光照射條件下，通過改性織物對太陽光譜的高吸收性，體感溫度可提高約6 ℃。此外，改性后的棉織物仍具有良好的透氣、透濕性和力學性能，因此該被動式輻射保暖織物有利于促進可持續性熱濕管理紡織品的發展。

關鍵詞：

個人熱管理;輻射保暖;功能紡織品;棉織物;光熱轉換;戶外紡織品

中圖分類號：

TS101.923

文獻標志碼：

A

文章編號： 1001-7003（2024）11-0047-09

DOI： 10.3969/j.issn.1001-7003.2024.11.006

收稿日期：

20240322;

修回日期：

20240925

基金項目：

國家自然科學基金項目（12272149，11802104）;中國博士后科學基金項目（2023M741400）

作者簡介：

李本輝（1999），男，碩士研究生，研究方向為功能紡織品設計。通信作者：蘇旭中，副研究員，mfgucv@163.com。

由于氣候變化，極端天氣事件變得愈發頻繁和劇烈，因此在寒冷的環境中保持穩定的體溫對人體健康、舒適度和工作表現至關重要［1］。在室內，人們調節體溫最常見的方式是利用傳統的供暖設備，如空調、化石燃料等。但是這些方式的大部分能源都集中在廣闊的空間和無生命的建筑物內部，造成了極大的能源浪費和環境污染。據統計，建筑空調的取暖/制冷系統的用電量約占全球室內總用電量的20%，而溫室氣體排放量占全球溫室氣體排放量的10%以上［2-3］。因此，設計和制備高效、綠色節能的保暖材料對能源可持續發展具有重要意義。

一般來說，人體主要通過熱輻射、熱對流和熱傳導三種途徑向周圍環境散熱，以維持人體機能穩定。而在室內，輻射散熱更是占到人體散熱總量的60%［4］，所以可以通過紡織品的光學特性來調控熱輻射，從而來維持人體熱舒適。這種對人體周圍微小環境調控進行局部熱控制的方法被稱為“個人熱管理”，已經被證明是一種節能、有效的保暖方法［5-7］。在最近的研究中，貴金屬被認為在面對人體輻射時是一種良好的反射體，如已有研究人員將銀納米顆粒通過“銀鏡反應”原位還原到纖維素表面制備Ag-NPs/CTIM，從而反射人體達到保暖的目的［8］。而由杜邦公司推出的Mylar毯子之所以具有出色

的保暖能力，其原因是在面對人體一側涂有致密的金屬層用來反射人體向外發出的熱輻射［9］。上述保暖材料，雖然在原有材料基礎上提高了對人體輻射的阻攔，但是在服用性能上尚存在不足，如Ag-NPs/CTIM力學性能無法滿足日常穿著，而Mylar毯子的透氣、透濕性能則遠低于普通織物。此外，若在戶外環境下，織物僅靠反射人體輻射不足以達到保暖效果，因此需要將太陽輻射這一綠色能源考慮到材料設計中，使保暖材料可以充分地吸收太陽輻射進行光熱轉換。

在各種貴金屬材料中，銀是一個很好的選擇，因為它不僅具有很高的紅外反射率，還具有出色的耐酸堿性、抗氧化穩定性［10］。但是納米粒子本身對織物沒有吸附力，難以固著在織物表面，導致與織物結合牢度差，織物的功能性無法長久保持，因此需要偶聯劑來提高穩定性。在眾多偶聯劑中，聚多巴胺（PDA）因其特有的兒茶酚官能團，能夠與基體材料表面形成牢固的共價鍵或非共價鍵（如氫鍵、范德華力等）的結合，這種結合方式賦予了PDA出色的吸附性能。正是這一獨特性質，使得PDA在多種物質的表面處理中得以應用，并作為二次反應的理想平臺。其次，PDA內部的酚羥基和吲哚基團對金屬陽離子具有螯合能力，能在基體材料表面實現金屬及金屬氧化物的原位沉積，進而體現出一定的還原性質。此外，PDA涂層富含芳香環結構，這些結構能夠有效吸收可見光及紅外光譜范圍內的光線，因而可廣泛應用于光熱材料領域［11］。因此，本文以PDA、硝酸銀、葡萄糖為主要原料，采用PDA輔助銀離子沉積的納米工程技術，在棉織物表面均勻原位沉積銀納米顆粒，制備多模式的輻射加熱保暖織物，并對其熱管理性能進行研究。

1" 實" 驗

1.1" 材料與儀器

1.1.1" 材" 料

織物：平方米質量110 g/m2商用純棉平紋織物。試劑：鹽酸、鹽酸多巴胺、硝酸鹽均為分析純（上海阿拉丁生化科技股份有限公司），99%的三羥甲基氨基甲烷鹽酸鹽、98%的氫氧化鈉、28%的氨水（國藥集團藥業有限公司），實驗室用水為去離子水（自制）。

1.1.2" 儀" 器

SU1510臺式掃描電子顯微鏡、SDD型電制冷X射線能

譜儀（日本日立有限公司），Nicoletis10型傅里葉變換紅外光譜儀、Thermo ESCALAB 250XI型X射線電子能譜儀（美國賽默飛世爾科技公司），D2 PHASER A26-X1-A2E0B2A0型X射線衍射儀（德國布魯克有限公司），Lambda950紫外可見近紅外分光光度計（美國鉑金埃爾默公司），YET-640X型溫度計（深圳恒源通科技有限公司），FLIR-E5-XT紅外攝像機（美國菲力爾公司），SM206E-SPLAR型太陽功率計（深圳欣寶瑞儀器有限公司），UTM2203型萬能試驗機（深圳三思縱橫科技股份有限公司），YG461E型織物透氣量測試儀（武漢國量儀器有限公司）。

1.2" 制備流程

PDA-Ag-棉織物制備過程及反應機理如圖1所示，主要分為以下步驟：棉織物前處理—多巴胺改性—化學鍍銀。

1.2.1" PDA改性棉織物的制備

首先配置5%NaOH溶液，將棉織物浸入到NaOH溶液中，在50 ℃下處理30 min，取出用去離子水沖洗至pH值中和，去除織物表面雜質。取120 mg三羥甲基氨基甲烷鹽酸鹽添加至100 mL去離子水當中配置緩沖溶液。配置不同質量分數的PDA-Tris溶液，分別為0.05%、0.1%、0.2%、0.5%，并調節溶液pH值至8.5。將處理好的織物浸入多巴胺溶液中（浴比1︰50），室溫下均勻攪拌24 h后將織物取出，用去離子水洗凈，自然晾干。根據PDA的質量分數，分別把PDA改性棉織物稱為PDA-CF-0.5、PDA-CF-1.0、PDA-CF-2.0、PDA-CF-5.0。

1.2.2" 輻射保暖棉織物的制備

配置銀氨溶液：配置100 mL不同質量分數的硝酸銀溶液，分別為0.4%、0.8%、1.2%、1.6%，隨后在硝酸銀溶液中滴加氨水溶液直到溶液由渾濁變得澄清。將PDA改性棉織物浸入銀氨溶液中，在水浴40 ℃條件下處理1 h。然后加入葡萄糖溶液處理30 min，完成納米銀粒子化學沉積。根據硝酸銀溶液質量分數的不同，把鍍銀棉織物稱為Ag-CF-4、Ag-CF-8、Ag-CF-12、Ag-CF-16。對于銀納米顆粒的負載量，則用質量增益百分比來表示，如下式所示。

mpg/%=mAgCF-mPDACFmPDACF×100（1）

式中：mpg為質量增益百分比，%;mAgCF為鍍銀棉織物質量，g;mPDACF為PDA改性棉織物質量，g。

1.3" 測試與表征

1.3.1" 表面形貌及元素組成測試

采用SU1510臺式掃描電子顯微鏡觀察改性織物的表面形貌。采用SDD型電制冷X射線能譜儀在掃描電鏡上對改性織物表面的元素分布進行表征。采用Nicoletis10型傅里葉變換紅外光譜儀分析織物及改性后表面的化學官能團。采用Thermo ESCALAB 250XI型X射線電子能譜儀分析織物的表面元素及含量。采用D2 PHASER A26-X1-A2E0B2A0型X射線衍射儀來分析改性前后織物的晶體結構。

1.3.2" 光譜性能測試

采用配備積分球的Lambda950紫外可見近紅外分光光

度計對樣品在太陽波段的反射率（0.3～2.5 μm）進行表征。運用帶有金積分球的Nicoletis10傅里葉變換紅外光譜儀測定織物的紅外反射率，波長范圍2.5～20 μm，主要觀察的區間為人體向外散發輻射波段（8～13 μm）。

1.3.3" 保暖性能測試

使用配備有K型熱電偶的YET-640X型溫度計測試織物日間被動輻射保暖效果。紅外熱圖像由FLIR-E5-XT紅外攝像機拍攝。使用SM206E-SPLAR型太陽功率計記錄太陽功率。

1.3.4" 服用性能測試

改性織物與棉織物的機械力學性能由UTM2203型萬能試驗機測試，尺寸為10 mm×40 mm，拉伸速率為500 mm/min，每個樣品重復測量3次，取平均值。而透濕性能則在37 ℃下，

通過分別計算棉織物與改性織物覆蓋在燒杯內水的蒸發質量損失來確定水蒸氣透過率。使用YG461E型織物透氣量測試儀對改性前后的棉織物進行測定。洗滌測試遵循FZT 60014—1993《金屬化紡織品及絮片狀耐久洗滌性能標準》進行測定。通過觀察改性織物在經過多次洗滌循環后，在兩個特定波段下的光譜穩定響應性，以展示其穩定性能。

2" 結果與分析

2.1" 織物的形貌分析

通過改變PDA溶液的質量分數，來確定PDA修飾棉織物的最佳工藝參數。采用SEM掃描電鏡觀察改性織物前后的表面形貌。由圖2（a）可以看到，未經改性的原棉織物表面光滑。當PDA溶液質量分數為0.05%時（圖2（b）），棉纖維表面被許多PDA顆粒附著變得粗糙，這證明了PDA對棉織物的成功改性。由圖2（c～e）可以看到，隨著PDA溶液質量分數增加到0.2%，顆粒逐漸密集在棉纖維表面均勻成膜，當PDA溶液質量分數到達0.5%時，可以看到PDA膜過厚，反而有額外的顆粒凸出。研究表明，PDA在棉織物表面的吸附程度對納米銀的還原至關重要，若PDA膜過薄，則沒法滿足后續過密度負載納米銀;若PDA膜過于厚且不均勻，則影響后續織物的光譜性能及造成藥品浪費［12］。考慮到織物的光譜特性，本文選擇PDA-CF-2.0作為最優工藝參數作為后續實驗用品。

為了分析硝酸銀溶液濃度對銀納米顆粒沉積的影響，本文制備了質量分數為0.4%、0.8%、1.2%、1.6%的硝酸銀溶液。在一定PDA（0.2%）溶液質量分數下，隨著硝酸銀質量分數的增加，還原AgNPs的數量增加，后續AgNPs在成核點附近生長并形成粒狀聚集體。由圖3（a～b）可以看出，對于相對低質量分數（0.4%、0.8%）的硝酸銀溶液，大多數AgNPs是具有單獨分散狀態的小聚集體，并且棉織物表面沒有完全覆蓋，導致涂層不均勻。另一方面，圖3（d）表明高質量分數

硝酸銀溶液（1.6%）下，AgNPs大量生長，不再沿纖維縱向聚集，而是沿纖維徑向形成更大的納米團簇，這導致棉織物表面的銀層均勻性降低［13］。最后，在質量分數為1.2%的硝酸銀溶液中，獲得了AgNPs均勻連續沉積的優化涂層，如圖3（c）所示。本文通過能譜儀（EDS）詳細分析了改性織物表面的元素分布狀況，圖3（e）顯示銀元素的分布與氧、碳元素呈現出同等的均勻性。此外，本文還對織物進行了精確的重量測量。測量結果表明，PDA改性后的棉織物平方米質量為112.5 g/m2，而在經過鍍銀改性處理后的平方米質量為131.25 g/m2，質量增益百分比為16%。

2.2" 織物的表面組成分析

本文采用了FTIR、XRD及XPS分析了原棉織物及改性后的表面官能團、結構屬性及元素組成，結果如圖4所示。通過圖4（a）的紅外譜圖可以看到原棉織物在3 300 cm-1出現了一個較寬的吸收峰，這歸因于羥基中的—OH伸縮振動引起的。2 900 cm-1出現的峰則由于—CH的彎曲吸收。在1 445 cm-1和1 640 cm-1出現的峰分別是由C—O的拉伸振動和CO的伸縮振動引起的［14-15］。這些峰都是纖維素所對應的特征峰，也佐證了棉纖維是由纖維素組成。而經過PDA改性之后的棉織物同樣也出現纖維素的特征峰，表明經過PDA改性后

并沒有改變棉織物原有的官能團，而在3 300 cm-1的吸收峰要比原棉織物強，這是因為PDA改性后棉織物表面存在大量的—OH和—NH基團。此外，在1 614 cm-1附近出現了一個新峰，這是由于N—H彎曲振動產生，證明了PDA在棉織物表面成功附著［16］。在納米銀粒子錨定在棉纖維表面后，可以看到纖維素的特征峰明顯減弱，已有的研究表明這可能是金屬銀對紅外射線的屏蔽作用產生的［8］。這些結果與SEM圖相吻合，證明了PDA與納米銀顆粒在棉織物上成功修飾。

通過XRD對改性前后織物的晶體結構進行了研究。在圖4（b）中，原棉織物在14.86°、16.58°和22.64°出現了特征峰，這歸屬于纖維素Ⅱ的（110）（110）和（020）晶面，這是由

于棉織物在實驗前被氫氧化鈉預處理，使纖維素Ⅰ轉變造成的。而Ag-CF在除去纖維素的特征峰之外，在38.12°、44.32°、64.44°和77.42°出現了新的衍射峰，它們分別對應銀的面心立方體結構（JCPDS File No.99-094）的（111）（200）（220）和（311）晶面的特征峰［17］。XRD的結果表明納米銀顆粒順利沉積在棉織物表面。通過XPS進一步對原棉織物及改性后織物的元素組成進行分析。由圖4（c）可見，原棉織物的XPS圖譜結合能在286、585 eV附近出現兩個峰，分別對應于碳（C1s）和氧（O1s）。在經過PDA修飾之后，PDA-CF在結合能398 eV附近檢測到新峰（N1s），這是由于PDA的NH2與NH基團所造成的，N1s峰的出現表明PDA成功修飾在棉織物表面。同時，本文也對比了棉織物與改性織物的表面元素含量，由圖4（c）和表1可知，改性織物顯示了額外的Ag3d、N1s信號，其原子質量分數分別為7.83%和3.41%。棉織物氧原子質量分數的降低則歸因于大量的氧元素參與了納米銀粒子的還原過程。在Ag-CF的XPS譜圖中，檢測到額外的Ag3d峰，這充分證明了棉織物表面成功覆蓋了銀層。為了證明織物表面的銀元素是以銀單質的狀態存在而不是銀離子，在圖4（d）的A3d譜圖中，銀元素在結合能368、374 eV出現兩個特征峰，這兩個峰對應于銀單質不同的原子軌道，分別是Ag3d5/2和Ag3d3/2，證明了棉織物表面的銀層為銀單質［18-19］。

2.3" 織物的光譜性能分析

本文考察了不同PDA及硝酸銀質量分數下，改性織物的太陽光反射率和中紅外反射率曲線，如圖5所示。由圖5（a）可見，隨著PDA溶液質量分數的增加，PDA改性織物對太陽光的反射率隨之下降，也就意味著光熱轉換能力提升。但PDA質量分數達到0.5%時，反射率有所升高，這可能由于溶液質量分數的增加，使PDA顆粒進一步增長，在棉纖維表面出現凹凸不平的顆粒，太陽光入射后產生折射，從而減弱了等離子體近場耦合效應［20-21］。前文的SEM圖也驗證了這一點。

因此，本文將PDA-CF-2.0作為最優參數，其對太陽光譜峰值的平均反射率在25.08%。值得一提的是，對PDA-CF-2.0進行了鍍銀處理之后，由于納米銀的原位還原作用，使得織物呈現灰色調。加之銀納米顆粒涂敷在棉織物表面，構建出納微米級的精細結構，該結構進一步增強了織物對太陽光的吸收能力。因此，由圖5（b）可知，在經過鍍銀處理后，Ag-CF在太陽光譜區的反射率顯著降低至15.76%，展現出了卓越的光熱轉換能力。

在PDA質量分數一定的情況下，本文探討了不同硝酸銀質量分數下對中紅外反射性能的影響。由圖5（c）可知，Ag-CF隨著質量分數的增加，中紅外反射率與棉織物對比呈上升趨勢，當硝酸銀質量分數增加到0.8%時，反射率呈跳躍式增長，這是由于納米銀顆粒逐漸均勻地涂敷到棉纖維表面。考慮到藥品的浪費及納米顆粒的附著性，本文選擇Ag-CF-12作為后續實驗用品，其對中紅外的平均反射率在43.18%。

2.4" 織物的熱管理性能分析

在人體皮膚為34 ℃時，人體熱輻射主要集中在7～14 μm的中紅外波段，其紅外發射率可達98%［22-23］。輻射保暖技術通過選擇性的光譜調控，在反射人體紅外輻射（7～14 μm）的同時高效吸收太陽輻射波段（0.3～2.5 μm）的能量輸入，從而達到人體保暖的目的。為了驗證改性織物的輻射加熱性能，本文將棉織物與改性織物置于手臂一側，使其處于熱平衡狀態，通過紅外攝像機和熱電偶進行拍攝和記錄溫

度。由圖6（a）可見，手臂的溫度大約在32 ℃，大氣溫度為24.4 ℃。對于棉織物來說，其發射的紅外輻射溫度范圍為29.5～32.4 ℃，而改性織物的紅外發射溫度范圍為27.6～31.1 ℃，紅外相機檢測到的人體熱輻射較少，這說明人體手臂向外發出的熱輻射更多地被反射回人體。本文通過熱電偶測量了兩種織物覆蓋在手臂上30 min后的溫度，如圖6（b）所示，改性織物覆蓋下皮膚表面的平均溫度可達33.9 ℃，高于棉織物覆蓋下的32.8 ℃及裸露皮膚32 ℃。這充分證明了改性織物相較于棉織物來說具有良好的絕熱性。

為了測試改性織物在戶外的輻射保暖性能，本文設計了一種封閉的測試裝置（圖7），即通過選用聚乙烯薄膜和鋁箔包裹的聚苯乙烯泡沫盒來隔絕熱傳導和熱對流這些因素所帶來的影響。在樣品下方用熱電偶記錄溫度變化，太陽功率則由太陽能功率計記錄。在晴空環境下，通過連續2 h的熱測量，來展示改性織物的熱管理性能。測試地點為筆者所在學院4樓天臺。

圖8為改性織物與棉織物的戶外溫度測量數據，在晴空條件下，測量了12：00—14：00時間段的數據。由圖8可見，在測量區間改性織物下側的溫度一直處在棉織物之上，比棉

織物高3～6 ℃。這是因為在戶外，改性織物可以大量地吸收太陽光的熱量，并阻擋自身熱輻射的輸出。由于在戶外的加熱僅靠太陽光，因此隨著太陽功率的降低，保暖性能也隨之減弱。比如在13：00時，太陽功率因天氣因素下降到600 W/m2，改性織物與棉織物的溫差也隨之下降。

2.5" 織物的服用性能分析

2.5.1" 織物的透氣性能

由圖9可知，原棉織物的透氣率為407.8 mm/s。經過PDA和鍍銀改性之后，分別降至295.7 mm/s及289 mm/s，保留了原棉織物透氣性的71%。這是由于棉織物表面附著了一定量的納米顆粒，對透氣性能造成一定影響。但對于保暖型織物來說，在滿足基本透氣性能的基礎上，考慮到熱傳導因素靜止空氣層的作用，透氣性越小越保暖。

2.5.2" 織物的透濕性能

透濕性能是評估可穿戴紡織品舒適性的一個重要參數。本文測量了織物改性前后的水蒸氣透過率，如圖10所示。由圖10可見，Ag-CF的水蒸氣透過率為15.27 mg/cm2/h相較于原棉織物的17.45 mg/cm2/h略低一點，但仍具有良好的透濕性，不影響日常穿戴及使用。

2.5.3" 織物的力學性能

對于可穿戴紡織品來說，織物的力學性能對于日常使用尤其重要。因此本文測試了改性前后織物的拉伸強度與斷裂伸長率，如圖11所示。由圖11可見，經過銀納米顆粒負載之后，織物的拉伸強度為15.2 MPa及斷裂伸長為9.5%，相比于棉織物來說有了明顯提高。這可能是由于經過納米改性之后，納米粒子與棉纖維產生了黏結造成的［24-25］。因此，改性之后的織物可以滿足日常生活使用。

2.5.4" 織物的耐水洗性能

按照FZT 60014—1993《即金屬化紡織品及絮片狀耐久洗滌性能標準》，對改性織物進行了多輪的洗滌和烘干處理。經過這一系列的處理后，再次檢測了織物對于太陽波段及人體中紅外波段的光譜響應能力，如圖12所示。由圖12可見，即使在經受了20次的洗滌循環后，該改性織物的性能雖有所降低，但仍舊展現出優秀的光譜響應特性。這充分證明了該改性織物在耐用性和光譜響應方面的卓越表現。

3" 結" 論

本文以棉織物為基材，以PDA和葡萄糖為還原劑，在棉織物表面均勻沉積銀納米顆粒，制備了多模式被動輻射保暖織物。主要結論如下：

1） 通過對織物改性處理，降低了織物在太陽波段（0.3～2.5 μm）的反射率、提高了中紅外波段（7～14 μm）的反射率，實現了輻射保暖織物材料的制備。該紡織材料在保暖過程中無須額外的能源消耗，可實現被動式輻射保暖，增強了人體的熱舒適性。

2） 在室內，覆蓋在皮膚下，改性織物內層要比棉織物及裸露皮膚高出1.1、1.9 ℃。在室外太陽光下，PDA的存在提升了改性織物的光熱轉換能力，改性織物內層溫度要比棉織物高出6 ℃左右。

3） 對比了改性前后織物的透氣、透濕、機械性能及耐水洗性能，說明了改性處理仍然保留了良好的服用可穿戴性能，滿足日常使用。

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Preparation and performance characterization of all-weather passive radiation warming fabrics

ZHANG Chi， WANG Xiangrong

LI Benhuia， AO Shuyua， SUN Fengxinb， SU Xuzhonga

（a.College of Textile Science and Engineering; b.Laboratory for Soft Fibrous Materials， Jiangnan University， Wuxi 214122， China）

Abstract：

In cold environments， it is critical to maintain a stable body temperature. The most common way for people to regulate their body temperature is to utilize traditional heating devices such as air conditioners and fossil fuels. However， most of the energy for these methods is concentrated in vast spaces and inside inanimate buildings， which causes great energy waste and environmental pollution. According to statistics， the heating/cooling system of building air-conditioning accounts for about 20% of the total global indoor electricity consumption， while greenhouse gas emissions account for more than 10% of global greenhouse gas emissions. Therefore， the development of efficient， green and energy-saving heating materials is of great significance for human beings to withstand harsh climatic conditions.

As a result， personal thermal management， which focuses on the micro-environment around the human body to achieve precise localized thermal regulation， is emerging as an energy-efficient and highly effective way to keep warm. In the field of personal thermal management， the research on radiation modulation is gradually coming to the fore， and its uniquely passive and efficient characteristics have attracted much attention in the current social context of pursuing energy conservation and environmental protection. This technology realizes the goal of keeping the human body warm by finely modulating the two bands of solar spectrum （0.32.5 μm） and human body radiation （713 μm）， fully demonstrating its great application potential and value.

Cotton is one of the most common textiles used in daily life and is widely used in the production of thermally wearable products due to its naturally curled and hollow microstructure and its comfort to human skin. However， the inherent low light energy conservation of natural cotton in terms of mid-infrared radiation from the human body and the solar spectrum prevents it from realizing efficient thermal insulation. This paper employs a simple technique to assist the silver ion deposition effect with the aid of polydopamine （PDA） using cotton fabrics as a substrate， thus allowing silver nanoparticles to be uniformly and firmly attached to the surface of cotton fibers. The combined effect of nanoparticles and plasma near-field coupling effect results in modified fabrics with excellent human infrared reflection and high solar absorption properties. Compared with unmodified cotton fabrics， the modified fabrics show a significant improvement in warmth retention effect， providing a new solution for the warmth retention of textiles. This paper， we investigated the changes in morphology and chemical structure of cotton fabrics before and after modification. Based on this， we further explored the effects of polydopamine （PDA） and silver nitrate concentration on the radiative warmth properties of the modified fabrics， aiming to find the optimal process parameters to optimize the warmth effect of the fabrics. After determining the optimal experimental parameters， we comprehensively characterized the thermal management performance of the modified fabrics in different environments to ensure that they can demonstrate the warmth-retaining ability in various practical application scenarios. In addition， in order to ensure that the modified fabrics not only have excellent warmth-retaining properties， the wearing performance of the fabrics before and after the modification was also evaluated to confirm that they can meet the users’ daily use requirements.

The results show that the density of nanoparticles on the surface of the modified fabrics exhibited a significant growth trend with the increase of the concentration of PDA and silver nitrate solution. When the concentrations of PDA and silver nitrate were set to 0.2% and 1.2%， respectively， the surface of the cotton fabric was uniformly and tightly covered by the nanoparticles， and the modified fabrics in this state exhibited excellent thermal management performance and achieved optimal warmth. Due to the synergistic effect of silver nanoparticles and PDA， the reflectance of the modified cotton fabric to the peak of the solar spectrum was reduced from 73.54% to 15.76%， and the reflectance to the infrared radiation of human body was increased to 43.18%. In the indoor environment， due to the high reflectivity of the modified fabric to the human body infrared， the temperature of its inner layer was increased by 1.1 ℃ compared with that of the ordinary cotton fabric; in the sunlight irradiation conditions， the body temperature could be increased by about 6 ℃ through the high absorbency of the modified fabric to the solar spectrum. It is worth mentioning that despite the modified treatment， the cotton fabric still maintained excellent air permeability， moisture permeability and mechanical properties. In addition， the spectral properties were not significantly affected after several washing cycles， which further demonstrated the stability and durability of the modified fabrics in practical applications.

Key words：

personal thermal management; radiant warmth; functional textiles; cotton fabrics; photothermal conversion; outdoor textiles