顆粒在線訊：在全球氣候變暖和雙碳戰(zhàn)略背景下，清潔能源材料與節(jié)能降碳技術(shù)具有重要意義。傳統(tǒng)降溫方法（如空調(diào)系統(tǒng)等）能源消耗大，導(dǎo)致溫室氣體排放顯著提升，阻礙了雙碳目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。輻射制冷作為零能耗、零污染的制冷技術(shù)，為可持續(xù)碳中和提供了新機(jī)會。該技術(shù)利用寬光譜選擇性精準(zhǔn)調(diào)控，通過針對性優(yōu)化光學(xué)結(jié)構(gòu)滿足多場景制冷需求，最終實(shí)現(xiàn)可持續(xù)無源制冷目標(biāo)。

　　近日，中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所清潔能源化學(xué)與材料實(shí)驗(yàn)室低碳能源材料組研究員高祥虎團(tuán)隊(duì)與蘭州理工大學(xué)合作，通過熱誘導(dǎo)相分離技術(shù)制備了具有3D多孔結(jié)構(gòu)的介電/聚合物復(fù)合薄膜材料，實(shí)現(xiàn)了具有優(yōu)異光譜選擇性的輻射制冷材料（圖1）。該復(fù)合薄膜材料內(nèi)部具有隨機(jī)分散的氧化鋁粒子和分層無序的微納孔隙，合理的層次結(jié)構(gòu)和功能成分有效提高了材料的光譜性能（太陽輻射波段反射率98.26%、大氣窗口波段發(fā)射率97.56%）。在夏季日間太陽直射下，該材料可實(shí)現(xiàn)低于環(huán)境溫度～9.1°C的降溫效果和～87.2 W/m2的冷卻功率（圖2）。在微觀光學(xué)機(jī)理方面，基于Mie散射理論建立模型對介電粒子及材料-空氣界面電場分布進(jìn)行仿真模擬。

　　此外，該材料在防冰融化的測試中展現(xiàn)出優(yōu)異的降溫效果。在～760 W/m2的太陽輻照度下照射2個(gè)小時(shí)，具有復(fù)合材料遮蓋的冰塊狀態(tài)沒有明顯變化，與自然狀態(tài)相比，該方法能使冰融化速率降低四倍。同時(shí)，該復(fù)合材料具有優(yōu)異機(jī)械性能和自清潔性能。經(jīng)過30多天的紫外照射，該復(fù)合材料仍保持優(yōu)異的光學(xué)性能。

　　該3D多孔介電/聚合物復(fù)合薄膜材料具有良好的光譜選擇性、機(jī)械強(qiáng)度、耐候性以及結(jié)構(gòu)簡單、易于制備等優(yōu)點(diǎn)，在輻射制冷的規(guī)?；a(chǎn)和實(shí)際應(yīng)用等方面具有重要意義，并在助力實(shí)現(xiàn)碳中和方面頗具前景。

　　相關(guān)研究成果以Polymer composites with hierarchical architecture and dielectric particles for efficient daytime subambient radiative cooling為題，發(fā)表在Journal of Materials Chemistry A上。研究工作得到中科院青年創(chuàng)新促進(jìn)會、甘肅省科技重大專項(xiàng)和蘭州化物所“十四五”規(guī)劃重大突破項(xiàng)目的支持。

圖1.復(fù)合薄膜材料的輻射制冷機(jī)制及理論驗(yàn)證

圖2.復(fù)合薄膜材料輻射制冷性能的戶外驗(yàn)證