四川大學王玉忠院士團隊趙海波教授Science！

導讀

全球氣候變化和城市化加速進程導致了嚴重的能源、環境和安全問題。低碳、低能耗的被動輻射冷卻技術是解決全球變暖的一種有前景的熱管理策略，近年來受到廣泛關注。傳統的石油化工產品製備的輻射冷卻材料往往存在製冷效率低、環境友好性差等問題。尤其是目前的製冷材料不可避免的會吸收太陽光，影響其製冷性能，且其在廢棄後難以回收利用或生物降解，帶來新的環境問題。

近日，四川大學環保型高分子材料國家地方聯合工程實驗室王玉忠院士團隊趙海波教授提出了一種基於生物質本徵光致發光輻射製冷新策略，發展了具有高太陽光反射率、可大規模製備、可循環利用的全生物質輻射冷卻氣凝膠。

研究發現，由明膠和 DNA 製備的生物質氣凝膠具有獨特的熒光 / 磷光特性以及高度有序的層狀結構。這種本徵光致發光效應使得氣凝膠將吸收的紫外光轉化爲可見光，有效提高氣凝膠材料在可見光區域的太陽光加權反射率（太陽光模擬下高達 104.0% ），大幅增益氣凝膠材料的日間輻射冷卻效率。該氣凝膠在高太陽輻照度的戶外條件下，環境溫度降低達 16.0 ℃ ，表現出優異的製冷性能。

另一方面，利用水介導氣凝膠界面處強離子氫鍵的可逆解離 - 重構特性，通過可擴展、普適的水焊接策略實現了具有各向異性孔結構氣凝膠板的大規模製備，長程有序的孔結構可確保氣凝膠材料光學性質及綜合性能的可靠性。

此外，該全生物質氣凝膠材料具有阻燃、可快速自修復、可循環利用和可生物降解等性能，在材料來源、製備、使用及廢棄的全生命週期具有高環境友好性。這種可擴展的光致發光生物質冷卻氣凝膠有望顯著減少碳排放和能源消耗，爲未來可持續輻射冷卻材料的設計製備提供新思路。

圖1 本徵光致發光生物質輻射冷卻氣凝膠板示意圖

圖2 GE-DNA氣凝膠的製備過程與微觀結構

圖3 GE-DNA氣凝膠的自修復、循環回收和可生物降解性能

圖4 GE-DNA氣凝膠的輻射冷卻機制與製冷效率

相關研究成果以“A photoluminescent hydrogen-bonded biomass aerogel for sustainable radiative cooling”爲題發表在Science上，論文的第一作者爲四川大學化學學院2022級碩士研究生馬健文，趙海波教授爲論文的通訊作者。感謝王玉忠院士和環保型高分子材料國家地方聯合工程實驗室對該工作的幫助。該工作得到了國家自然科學基金（52122302）和四川省科技計劃項目（2023NSFSC19）的支持。

文章鏈接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.adn5694

來源：四川大學