Efficient Radiative Cooling Performance of MOF-functionalized Self-cleaning Polylactic Acid Fiber Membranes with Multi-scale Pores

doi:10.7503/cjcu20250239

Abstract

Abstract:

By using the microwave-assisted method， the size and morphology of zirconium-based metal-organic frameworks（UiO-66） were precisely controlled to prepare UiO-66 nanocrystals with high scattering efficiency. Employing the UiO-66 nanocrystals as high-infrared-emissivity functional materials， a UiO-66-functionalized polylactic acid（PLA）（PLA/UiO-66） multi-scale porous fiber membrane was further constructed via electrospinning-spraying technology combined with a phase separation strategy. Benefiting from the micro-nano porous design and the introduction of abundant infrared-active groups from UiO-66， the PLA/UiO-66 multi-scale porous fiber membrane exhibited excellent solar reflectivity and infrared emissivity. Particularly when the UiO-66 addition amount was 12%（mass fraction）， the optical performance of the resulting PLA/UiO-66-12 multi-scale porous fiber membrane was even more outstanding， achieving an average solar reflectivity of 93.9% and an average infrared emissivity of 91.2%， far exceeding those of the pure PLA fiber membrane. In outdoor tests， the cooling effect of the PLA/UiO-66-12 multi-scale porous fiber membrane was significantly superior to that of the pure PLA fiber membrane. The average temperature of PLA/UiO-66-12 multi-scale porous fiber membrane remained at 47.6 ℃， whereas that of the pure PLA fiber membrane was above 50 ℃. While demonstrating excellent cooling performance， the incorporation of UiO-66 effectively reduced the surface energy， endowing the PLA/UiO-66 multi-scale porous fiber membrane with a high water contact angle（128.8°）. This ensures the membrane possesses outstanding hydrophobicity and self-cleaning capability， thereby providing a new strategy for developing efficient and sustainable thermal management textiles.

Key words: Poly（lactic acid）, Radiative cooling, Porous fiber membrane, Metal-organic framework material, Self-cleaning property

CLC Number:

O631

TrendMD:

ZHANG Yu, WU Yang, LI Jiaqi, XU Chao, WANG Shaozhen, LI Xinyu, WANG Cunmin, ZHANG Shenghui, XU Huan. Efficient Radiative Cooling Performance of MOF-functionalized Self-cleaning Polylactic Acid Fiber Membranes with Multi-scale Pores[J]. Chem. J. Chinese Universities, 2026, 47(3): 20250239.

Figures/Tables 6

References 25

[26]	Helia H.， Fatemeh H. S.， Hossein E. M.， Bahram R.， Adv. Colloid Interface Sci.， 2025， 344， 103592
[27]	Wang K.， Niu L. Y.， Tao L.， Zhang Y. X.， Zhou X. F.， Solar Energy， 2021， 230， 935—942
[28]	Cai C. Y.， Chen W B.， Wei Z. C.， Ding C. X.， Sun B. J.， Christoph G.， Fu Y.， Zhang K.， Lin Y.， Li X.， Zhang Y.， Nano Energy， 2023， 114， 108625
[1]	Sun B. L.， Hou C. A.， Zhao X. N.， Wang C. J.， Wang D. H.， Chem. Res. Chinese Universities， 2025， 41（4）， 771—780
[2]	Ning Y.， Zhao B.， Min W. P.， Li C. L.， Liu P. X.， Jia Y.， Li X. Y.， Zhang Y.， Chem. Res. Chinese Universities， 2025， 41（3）， 601—610
[3]	Sun H.， Hou C. Y.， Ji T.， Zhou X. Y.， Ren Z. H.， Song Y. M.， Compos. Part B： Eng.， 2023， 250， 110426
[4]	Lin C. L.， Li K. Q.， Li M.， Benjamin D.， Zheng J. Z.， Wang J. Z.， Du S. S.， Li Y.， Huang B. L.， Adv. Mater.， 2024， 37（23）， 2409738
[5]	Ding C. F.， Lin Y. Y.， Chng N. B.， Meng N.， Wang X. F.， Yin X.， Yu J. Y.， Ding B.， Adv. Funct. Mater.， 2024， 34（34）， 2400987
[6]	Fan C. H.， Zhang Y. X.， Long Z. W.， Mensah A.， Wang Q. Q.， Lv P. F.， Wei Q. F.， Adv Funct Mater.， 2023， 33（29）， 2300794
[7]	Cheng N. B.， Wang Z. H.， Lin Y. Y.， Li X. Q.， Zhang Y. F.， Ding C. F.， Wang C.， Tan J.， Sun X. F.， Wang X. F.， Yu J. Y.， Ding B.， Adv. Mater.， 2024， 36（33）， 2403223
[8]	Raman A. P.， Zhu L. X.， Fan S. H.， Nature， 2014， 515（7528）， 540—544
[9]	Song J. N.， Zhang W. L.， Sun Z. N.， Pan M. Y.， Tian F.， Li X. H.， Ye M.， Deng X.， Nat. Commun.， 2022， 13（1）， 4805
[10]	Tajwar M. A.， Ali N.， Zhang X. R.， Jabeen R.， Liu Y. T.， Shangguan D. H.， Qi L.， Chem. Res. Chinese Universities， 2024， 40（6）， 1290—1297
[11]	Liu J. W.， Zhou Y. F.， Zhou Z. H.， Du Y. H.， Wang C.， Yang X. Q.， Lin Z. J.， Guo Z. L.， Zhao J.， Ye L.， Zhang H. R.， Yan J. Y.， Adv. Energy Mater.， 2024， 14（2）， 2302662
[12]	Zhang L. Y.， Liu J. K.， Liu X. L.， Zhu X. B.， Dai J. Y.， Liu X. Q.， Yi X. S.， Chem. Eng. J.， 2024， 499， 156318
[13]	Po C. H.， Alex Y. S.， Peter B. C.， Liu C.， Xie J.， Fan S. H.， Cui Y.， Science， 2016， 353（6303）， 1019—1023
[14]	Hu M. M.， Yang Y. W.， Li K.， Zhang Y. L.， Dong H. Z.， Wang Y.， Zhang X. Q.， Wang R.， Wu J.， Chem. Eng. J.， 2024， 502， 157995
[15]	Zhou X.， Chen W. X.， Zhao Z. X.， Peng S. Q.， Wu L. X.， Weng Z. X.， Adv. Funct. Mater.， 2025， 6（36）， 10443
[16]	Song Y. N.， Li Y.， Yan D. X.， Lei J.， Li Z. M.， Compos. Part A： Appl S.， 2020， 130， 105738
[17]	Miao D. Y.， Cheng N. B.， Wang X. F.， Yu J. Y.， Ding B.， Nano Lett.， 2022， 22（2）， 680—687
[18]	Xue S. D.， Huang G.H.， Chen Q.， Wang X. G.， Fan J. T.， Shou D. H.， Nano⁃Micro Lett.， 2024， 16， 153
[19]	Hou B. Y.， Wang Y. N.， Gong T. Y.， Wang R.， Huang L. P.， Li B. J.， Li J. C.， Chem. Eng. J.， 2024， 485， 149932
[20]	Wang C. M.， Jiang L.， Li J. Q.， Li X. Y.， Zhang Y. F.， Yuan H.， Zhang M. M.， Zhu J. T.， Xu H.， Lei L.， Hou C.， Guo Z， He X. J.， Chem. J. Chinese Universities， 2024， 45（10）， 20240210
	王存民，江亮，李佳琪，李欣雨，张一帆，袁慧，张明明，朱金佗，徐欢，雷磊，侯冲，郭震，何新建. 高等学校化学学报， 2024， 45（10）， 20240210
[21]	Song X. Y.， Tang M. K.， Wang C. M.， Zhu J. T， Huang S.， Xu H.， He X. J.， Chem. J. Chinese Universities， 2024， 45（2）， 20230352
	宋欣译，唐梦珂，王存民，朱金佗，黄胜，徐欢，何新建. 高等学校化学学报， 2024， 45（2）， 20230352
[22]	Wang Y.B.， Cheng F. L.， Liu J.， Cai W. Q.， Ji J. W.， Cai C. Y.， Fu Y.， Int. J. Biol. Macromol.， 2024， 485， 149932
[23]	Yang P.， Jiu Y. S.， He J. J.， Xia Z. C.， Chen L.， Tang. S. C.， Adv. Fiber Mater.， 2024. 6， 1765—1776
[24]	Liu X. H.， Zhang M. T.， Hou Y. Z.， Pan Y. M.， Liu C. T.， Shen C. Y.， Adv. Funct. Mater.， 2022， 32（46）， 2207414
[25]	Li X. L.， Sheng X. X.， Fang Y.， Hu X. P.， Gong S.， Sheng M. J.， Liu X.， Qu J. P.， Adv. Funct. Mater.， 2023， 33（18）， 2212776