◎本報記者 頡滿斌
4月25日，科技日報記者從中國科學院蘭州化學物理研究所獲悉，該所清潔能源化學與材料實驗室低碳能源材料組高祥虎研究員團隊，通過熱誘導相分離技術制備了一種具有3D多孔結構的介電/聚合物復合薄膜材料，實現了優異的輻射制冷效果。
在全球氣候變暖和國家“雙碳”目標背景下，研發清潔能源材料與節能降碳技術具有極為重要的戰略意義。傳統降溫方法(如空調系統等)能源消耗大，導致溫室氣體排放顯著提升，嚴重阻礙“雙碳”目標的實現。輻射制冷是一種零能耗、零污染的制冷技術，該技術利用寬光譜選擇性精準調控，通過有針對性地優化光學結構以滿足多場景制冷需求，可實現可持續無源制冷目標。
近幾年，越來越多的科研人員提出了輻射制冷的概念。輻射制冷的基本原理是：在密閉區域內，通過覆蓋具有增強效應的光譜選擇性材料，將該區域的熱量以熱輻射的形式釋放到低溫的外層宇宙空間，以達到自身降溫的目的。因此輻射制冷材料就是將熱輻射波長調制到大氣窗口波段的光學材料。
“實現輻射制冷的關鍵點在于光學材料在可見光近紅外波段(0.3—2.5毫米)有更高的反射率和在中紅外大氣窗口(8—13毫米)附近的波段有更高的發射率。”高祥虎說，就工作原理而言，輻射制冷與太陽能吸收完全相反。輻射制冷要求材料在太陽輻射波段具有較高的反射率，以及在大氣窗口波段有較高的發射率。而太陽能吸收則要求材料在太陽輻射波段具有高吸收低反射特性。在研制過程中，就材料選擇而言無法借鑒以往的經驗。高祥虎表示，材料體系的選擇是他們遇到的最大問題。
高祥虎介紹，他們研制的具有3D多孔結構的介電/聚合物復合薄膜材料內部具有隨機分散的氧化鋁粒子和分層無序的微納孔隙，合理的層次結構和功能成分使其太陽輻射波段反射率為98.26%，大氣窗口波段發射率為97.56%，有效提高了材料的光譜性能。在夏季日間太陽直射下，該材料可達到低于環境溫度9.1℃的降溫效果和87.2瓦/平方米的冷卻功率。
此外，該材料在防冰融化的測試中展現出優異的降溫效果。在760瓦/平方米的太陽輻照度下照射2個小時，用該材料遮蓋的冰塊狀態沒有明顯變化，與自然狀態相比，該方法能使冰融化速率降低4倍。同時，該材料還具有優異的機械性能和自清潔性能。經過30多天的紫外線照射，該材料仍保持優異的光學性能。
“我們課題組目前正在開發一類性能優異、環境友好、成本低廉且可大面積生產的輻射制冷薄膜材料，以促進該類材料在實際生活中的廣泛應用。”高祥虎介紹，就目前而言，這類復合薄膜材料可用于冰川保護、大型石油儲存罐、大型電力設備、火力發電、建筑物制冷、光伏發電等諸多領域。
