通过人发的自适应冷却策略：太阳辐射到散热的高光热转换效率

意义

仿生人类头发的复杂结构被用作太阳能吸收器和人体热管理系统。因此，重要的是要了解人类头发如何影响阳光和人体头部之间的热平衡，以实现人体热舒适度。在这里，我们通过理论和实验研究了人类头发的光热特性。此外，我们还详细阐述了太阳光程长度的伸长是如何通过光学散射发生的，角蛋白原纤维之间的内部分层形态和吸收阳光的黑色素的分布促进了光程长度，从而赋予了人类头发有效的防晒屏障。

摘要

自然物种已经以分层模式发展出复杂的纳米结构，以控制所需太阳和红外波长的吸收、反射或透射。这种仿生结构是操纵太阳能和热管理的一种有前途的方法。特别是，本文使用人发来强调仿生结构的光热特性。本研究探讨了黑色素和角蛋白聚合物链排列域的结构形态如何导致太阳光程长度的显着增加，从而有效地散射和吸收整个头发结构中的太阳辐射，并通过将其辐射波长拟合到大气透射率来增强太阳吸收的热辐射，从而实现高产量辐射冷却和逼真的人体热发射。