近日，輕工科學與工程學院薛朝華教授團隊聯合香港理工大學王鉆開教授和華中科技大學陶光明教授團隊，在材料科學頂級期刊《Progress in Materials Science》（影響因子：48.165）發表了題為“Scalable multifunctional radiative cooling materials”綜述論文。我校薛朝華教授、香港理工大學王鉆開教授和華中科技大學陶光明教授為文章共同通訊作者，輕工科學與工程學院博士研究生黃夢晨和華中科技大學博士后楊麥萍為文章共同一作，陜西科技大學為第一通訊單位。
隨著全球變暖加劇和極端高溫天氣頻發，人體、建筑、設備等的降溫需求日益迫切。傳統制冷系統雖然能夠實現降溫，但其運行所需的制冷劑和電力嚴重加劇了溫室效應和能源消耗，對綠色可持續發展構成巨大威脅。是否存在一種新型的綠色降溫方式，可以在不消耗能源的情況下實現降溫？輻射降溫技術是一種無需能量輸入的物理降溫技術，它通過對太陽光和中紅外波段光譜進行選擇性精準調控，最終實現物體的無源持續降溫。該技術有助于緩解能源危機和溫室效應，對實現“雙碳”目標具有重要意義。
近年來，關于輻射降溫材料的理論模型、基本原理和精準成型的研究已經取得了一定的進展。然而，如何通過豐富的原材料和成熟的工藝技術來制備輻射降溫材料或器件以滿足大規模的實際應用需求仍有許多工作需要開展。鑒于此，薛朝華教授團隊聯合香港理工大學王鉆開教授和華中科技大學陶光明教授團隊發表了相關綜述論文，系統闡述了輻射降溫基本原理和可宏量制備的多功能輻射降溫材料的設計策略，全面總結了多功能輻射降溫材料或器件研究及其應用拓展，進一步展望了輻射降溫材料未來發展的挑戰與機遇，并提出了相應的解決思路或建議方案。該文章有望在基礎科學研究和實際產業應用之間架起一座橋梁，彌合基礎研究和產業需求之間的差距，有效促進輻射降溫材料或器件更好地服務于人類社會。
輻射降溫材料或器件的基本原理、設計策略、多功能化及應用
該論文重點從輻射降溫材料或器件的宏量制備、多功能化、應用挖潛等方面系統地總結了可量產多功能輻射降溫材料的最新成果，旨在縮短基礎研究與產業需求之間的差距，更好地服務于人類降溫需求。
1.關于宏量制備方面，論文歸納分析了現有輻射材料或器件的設計策略。通過精細設計材料結構，如多層介電光子結構、隨機分布散射顆粒、聚合物多孔結構，對太陽光波段和中紅外波段光學性質進行精準調控；并將豐富的原材料和多種工藝技術結合，例如相分離、纖維紡絲、隨機顆粒雜化等策略，以得到可擴展的輻射降溫材料與器件，為其宏量化提供了思路。
2.關于多功能化方面，論文總結了各種多功能輻射降溫材料或器件以滿足不同應用場景需求，如自清潔輻射降溫、溫度自適應智能輻射降溫、彩色輻射降溫、隔熱輻射降溫等，并歸納了相應功能需求的光學設計原則及多功能輻射降溫材料或器件的應用潛力。
3.關于應用挖潛方面，論文討論了可量產多功能輻射降溫材料或器件在節能建筑、光伏制冷、人體熱管理及集水系統等領域的應用及優缺點，并闡述了相關應用所需的光譜設計特點及在實際使用中需要考慮的問題，如可持續性、耐候性及成本等?？闪慨a多功能輻射降溫材料或器件的快速發展將為建筑節能、光伏產業、可穿戴器件等領域帶來機遇。
該文章有望為材料、化學、物理、光學和工程等多學科的學者提供諸多靈感和啟發，從而推動零能耗、可持續降溫技術研究成果的產業化進程，加速其在多領域的規模化應用，為經濟可持續發展提供新動力、新機遇。該課題得到了國家自然科學基金（52103263, 62175082）、中國博士后科研基金（2020M683410）、新加坡教育部（A-8000107-01-00)、新加坡國立研究基金會（NRF）新加坡混合集成下一代μ電子（SHINE）中心資助計劃、陜西省重點研發計劃國際科技合作項目（2020ZDLGY13-11）的支持！
近年來薛朝華教授團隊在輻射降溫能源材料研究領域取得成果如下：
[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]薛朝華,柳冰瑩,王慧迪,賈順田.一種超疏水自清潔輻射降溫薄膜及其制備方法[P].中國: ZL201910774588.9, 2019-08-21.
[10]薛朝華,韋任軒,賈順田.一種超疏水自清潔輻射自降溫材料及其制備方法[P].中國: ZL202110062875.4, 2022-09-06.
[11]薛朝華,柳冰瑩,王江河,胡利翠.超疏水自清潔溫度自適應型輻射降溫涂層及涂層制備方法[P].中國: CN114736566A, 2022-07-12.
（核稿：薛朝華 編輯：雷超）
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