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  輻射制冷（RC）通過持續(xù)反射太陽光、發(fā)射紅外光的方式實(shí)現(xiàn)目標(biāo)介質(zhì)的降溫，被認(rèn)為是緩解全球變暖和集成電子發(fā)熱的有效途徑。然而，兩波段內(nèi)光學(xué)性質(zhì)的相互干涉限制了反射率和發(fā)射率的同步提升（> 95%），且已報(bào)道的微納光子體系在成本、可擴(kuò)展性和環(huán)境穩(wěn)定性方面存在嚴(yán)重不足。

  近日，四川大學(xué)高分子科學(xué)與工程學(xué)院鄧華教授團(tuán)隊(duì)利用“重力誘導(dǎo)粒子聚集”策略，構(gòu)筑了一種具有可控電介質(zhì)分布狀態(tài)的穩(wěn)定RC超材料。通過調(diào)控聚合物骨架中介電二氧化硅（SiO₂, 4 vol%）的面內(nèi)外聚集狀態(tài)，以實(shí)現(xiàn)跨越兩數(shù)量級(jí)波段（0.3-25 μm）的解耦光譜響應(yīng)，即太陽反射率和紅外發(fā)射率的同步優(yōu)化。特定聚集條件下，聚合物微孔和電介質(zhì)納米孔可完全覆蓋紫外至近紅外波段的Mie散射，而電介質(zhì)聚集所誘導(dǎo)的后向散射至前向散射的轉(zhuǎn)變、以及自由空間中表面SiO₂的聲子增強(qiáng)Fr?hlich共振則顯著增強(qiáng)了紅外消光特性。這種設(shè)計(jì)優(yōu)化了傳統(tǒng)三元RC體系（聚合物/電介質(zhì)/孔隙）的材料變量、尺寸屬性及空間分布效應(yīng)，從而在單一超材料中同時(shí)結(jié)合了~96%太陽反射率和~97%紅外發(fā)射率。正因如此，該材料在70 ℃的焦耳熱源表面可提供5-8 ℃冷卻效果，而在夏季太陽直射條件下，也支持非加熱介質(zhì)低于環(huán)境約5 ℃。更重要的是，上述策略可以很輕易地?cái)U(kuò)展至其它聚合物類型，并通過光子表面構(gòu)建穩(wěn)定耐用的抗污和抗剝離特性，以適應(yīng)大多數(shù)RC場(chǎng)景。

  2025年7月7日，該工作以“Dielectric Aggregation-Mediated Dual-Band Robust Optical Performance for Low-Cost Radiative Cooling”為題發(fā)表在《Advanced Materials》上（Adv. Mater. 2025, 2504150）。文章第一作者是四川大學(xué)碩士研究生熊聯(lián)虎。該研究得到國(guó)家科學(xué)技術(shù)部（重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃）的資金支持。

圖1. 電介質(zhì)聚集策略的背景及概念

圖2. 光學(xué)性質(zhì)的解耦優(yōu)化

圖3. 超材料的擴(kuò)展制造及環(huán)境穩(wěn)定性

  該工作是團(tuán)隊(duì)近期關(guān)于功能高分子復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和功能網(wǎng)絡(luò)調(diào)控相關(guān)研究的最新進(jìn)展之一。針對(duì)傳統(tǒng)加工方法難以精準(zhǔn)調(diào)控聚合物-填料形貌網(wǎng)絡(luò)及其界面相互作用等問題，團(tuán)隊(duì)提出和發(fā)展了一系列功能高分子復(fù)合材料加工新策略，并被證實(shí)在多個(gè)功能材料領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，包括濕氣誘導(dǎo)發(fā)電（Mater. Horiz.2025, 12, 2309-2318; Energy Environ. Sci.2023, 16, 3600; Adv. Funct. Mater.2023, 33, 2210027），輻射制冷（Adv. Mater.2025, 2504150; Nat. Commun.2023, 14, 6129），可拉伸導(dǎo)體（Adv. Funct. Mater.2024, 34, 2400288; SusMat.2024; 4:e204; Adv. Funct. Mater.2023, 2308799），海水淡化(Adv. Mater. Technol.2025, 10, 2401512; Small2025, 21, 2411262; Mater. Horiz.2023; J. Mater. Chem. A, 2023, 11, 7711; ACS Sustainable Chem. Eng.2023, 11, 3882)和柔性熱電/電熱裝置(Small2025, 21, 2501960; Composites Part B2023, 252, 110512; ACS Appl. Mater. Interfaces2023, 15, 10947)等。通過對(duì)功能材料進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和填料網(wǎng)絡(luò)調(diào)控，團(tuán)隊(duì)致力于解決當(dāng)今社會(huì)面臨的重大問題，助力實(shí)現(xiàn)“碳中和”以及可持續(xù)能源發(fā)展。

  原文鏈接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202504150