近日，轻工科学与工程学院薛朝华教授团队联合香港理工大学王钻开教授和华中科技大学陶光明教授团队，在材料科学顶级期刊《Progress in Materials Science》（影响因子：48.165）发表了题为“Scalable multifunctional radiative cooling materials”综述论文。我校薛朝华教授、香港理工大学王钻开教授和华中科技大学陶光明教授为文章共同通讯作者，轻工科学与工程学院博士研究生黄梦晨和华中科技大学博士后杨麦萍为文章共同一作，bet体育365官网正规为第一通讯单位。
随着全球变暖加剧和极端高温天气频发，人体、建筑、设备等的降温需求日益迫切。传统制冷系统虽然能够实现降温，但其运行所需的制冷剂和电力严重加剧了温室效应和能源消耗，对绿色可持续发展构成巨大威胁。是否存在一种新型的绿色降温方式，可以在不消耗能源的情况下实现降温？辐射降温技术是一种无需能量输入的物理降温技术，它通过对太阳光和中红外波段光谱进行选择性精准调控，最终实现物体的无源持续降温。该技术有助于缓解能源危机和温室效应，对实现“双碳”目标具有重要意义。
近年来，关于辐射降温材料的理论模型、基本原理和精准成型的研究已经取得了一定的进展。然而，如何通过丰富的原材料和成熟的工艺技术来制备辐射降温材料或器件以满足大规模的实际应用需求仍有许多工作需要开展。鉴于此，薛朝华教授团队联合香港理工大学王钻开教授和华中科技大学陶光明教授团队发表了相关综述论文，系统阐述了辐射降温基本原理和可宏量制备的多功能辐射降温材料的设计策略，全面总结了多功能辐射降温材料或器件研究及其应用拓展，进一步展望了辐射降温材料未来发展的挑战与机遇，并提出了相应的解决思路或建议方案。该文章有望在基础科学研究和实际产业应用之间架起一座桥梁，弥合基础研究和产业需求之间的差距，有效促进辐射降温材料或器件更好地服务于人类社会。
辐射降温材料或器件的基本原理、设计策略、多功能化及应用
该论文重点从辐射降温材料或器件的宏量制备、多功能化、应用挖潜等方面系统地总结了可量产多功能辐射降温材料的最新成果，旨在缩短基础研究与产业需求之间的差距，更好地服务于人类降温需求。
1.关于宏量制备方面，论文归纳分析了现有辐射材料或器件的设计策略。通过精细设计材料结构，如多层介电光子结构、随机分布散射颗粒、聚合物多孔结构，对太阳光波段和中红外波段光学性质进行精准调控；并将丰富的原材料和多种工艺技术结合，例如相分离、纤维纺丝、随机颗粒杂化等策略，以得到可扩展的辐射降温材料与器件，为其宏量化提供了思路。
2.关于多功能化方面，论文总结了各种多功能辐射降温材料或器件以满足不同应用场景需求，如自清洁辐射降温、温度自适应智能辐射降温、彩色辐射降温、隔热辐射降温等，并归纳了相应功能需求的光学设计原则及多功能辐射降温材料或器件的应用潜力。
3.关于应用挖潜方面，论文讨论了可量产多功能辐射降温材料或器件在节能建筑、光伏制冷、人体热管理及集水系统等领域的应用及优缺点，并阐述了相关应用所需的光谱设计特点及在实际使用中需要考虑的问题，如可持续性、耐候性及成本等。可量产多功能辐射降温材料或器件的快速发展将为建筑节能、光伏产业、可穿戴器件等领域带来机遇。
该文章有望为材料、化学、物理、光学和工程等多学科的学者提供诸多灵感和启发，从而推动零能耗、可持续降温技术研究成果的产业化进程，加速其在多领域的规模化应用，为经济可持续发展提供新动力、新机遇。该课题得到了国家自然科学基金（52103263, 62175082）、中国博士后科研基金（2020M683410）、新加坡教育部（A-8000107-01-00)、新加坡国立研究基金会（NRF）新加坡混合集成下一代μ电子（SHINE）中心资助计划、陕西省重点研发计划国际科技合作项目（2020ZDLGY13-11）的支持！
近年来薛朝华教授团队在辐射降温能源材料研究领域取得成果如下：
[1] Meng-Chen Huang, Maiping Yang, Xiao-Jing Guo,Chao-Hua Xue*, Hui-Di Wang, Chao-Qun Ma, Zhongxue Bai, Xianjun Zhou, Zuankai Wang*, Bing-Ying Liu, Yong-Gang Wu, Cheng-Wei Qiu, Chong Hou, Guangming Tao*. Scalable Multifunctional Radiative Cooling Materials[J].Progress in Materials Science,2023, 137, 101144. https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2023.101144.
[2] Meng-Chen Huang,Chao-Hua Xue*, Jianying Huang,Bing-Ying Liu,Xiao-Jing Guo,Zhongxue Bai,Ren-Xuan Wei,Hui-Di Wang, Mi-Mi Du,Shun-Tian Jia, Zhong Chen, Yuekun Lai. A Hierarchically Structured Self-cleaning Energy-free Polymer Film for Daytime Radiative Cooling[J].Chemical Engineering Journal,2022, 442: 136239.
[3] Hui-Di Wang,Chao-Hua Xue*, Zhan-You Ji,Meng-Chen Huang, Zi-Hao Jiang,Bing-Ying Liu, Fu-Quan Deng, Qiu-Feng An,Xiao-Jing Guo. Superhydrophobic Porous Coating of Polymer Composite for Scalable and Durable Daytime Radiative Cooling[J].ACS Applied Materials & Interfaces,2022, 14: 51307-51317.
[4]Chao-Hua Xue*, Ren-Xuan Wei,Xiao-Jing Guo,Bing-Ying Liu, Mi-Mi Du,Meng-Chen Huang, Hui-Gui Li, Shun-Tian Jia. Fabrication ofSuperhydrophobicP(VDF-HFP)/SiO2Composite Film for Stable Radiative Cooling[J].Composites Science and Technology,2022, 220: 109279.
[5]Bing-Ying Liu,Chao-Hua Xue*, Hong-Mei Zhong,Xiao-Jing Guo,Hui-Di Wang, Hui-Gui Li, Mi-Mi Du,Meng-Chen Huang,Ren-Xuan Wei, Long-Gang Song, Bo Chang, Zuankai Wang*. Multi-bioinspired Self-cleaning Energy-free Cooling Coatings[J].Journal of Materials Chemistry A,2021, 9 (43): 24276.
[6]Hui-Di Wang,Chao-Hua Xue*,Xiao-Jing Guo,Bing-Ying Liu, Zhan-You Ji,Meng-Chen Huang,Shun-Tian Jia. Superhydrophobic Porous Film for Daytime Radiative Cooling[J].Applied Materials Today,2021, 24: 101100.
[7] Hongmei Zhong, Yanan Li, Peng Zhang, Shouwei Gao,Bing-Ying Liu, Yang Wang, Ting Meng, Yongsen Zhou, Huwang Hou,Chaohua Xue, Yang Zhao, Zuankai Wang*. Hierarchically Hollow Microfibers as a Scalable and Effective Thermal Insulating Cooler for Buildings[J].ACS Nano,2021, 15: 10076-10083.
[8]Chao-Hua Xue*,Bing-Ying Liu,Hui-Di Wang, Shun-Tian Jia. Superhydrophobic and Self-cleaning Radiative Cooling Film and Preparation Method thereof[P]. US 10,927,244 B1, Feb. 23,2021.
[9]薛朝华,柳冰莹,王慧迪,贾顺田.一种超疏水自清洁辐射降温薄膜及其制备方法[P].中国: ZL201910774588.9, 2019-08-21.
[10]薛朝华,韦任轩,贾顺田.一种超疏水自清洁辐射自降温材料及其制备方法[P].中国: ZL202110062875.4, 2022-09-06.
[11]薛朝华,柳冰莹,王江河,胡利翠.超疏水自清洁温度自适应型辐射降温涂层及涂层制备方法[P].中国: CN114736566A, 2022-07-12.
（核稿：薛朝华 编辑：雷超）
陕公网安备 61011202000334号