图 本征光致发光生物质辐射冷却气凝胶板示意图

　　在国家自然科学基金项目（批准号：52122302）资助下，四川大学王玉忠院士团队的赵海波教授，提出了一种基于生物质本征光致发光辐射制冷的新策略，发展了具有高太阳光反射率、可大规模制备、阻燃、可循环利用的全生物质辐射冷却气凝胶，有效提升了材料制冷效率与环境安全性。相关成果以“一种用于可持续辐射冷却的光致发光氢键生物质气凝胶（A photoluminescent hydrogen-bonded biomass aerogel for sustainable radiative cooling）”为题，于2024年7月5日发表在《科学》（Science）杂志上，论文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.adn5694。

　　全球气候变化和城市化进程的加剧，导致了能源危机、环境污染和安全隐患等严峻挑战。低碳、低能耗的被动辐射冷却技术作为一种应对全球变暖的有效热管理策略，近年来备受关注。然而，传统基于石油化工产品的辐射冷却材料普遍存在制冷效率低、环境友好性差等缺陷。通过将光致发光效应引入材料中来增强材料的有效太阳光反射率是一种提升制冷效率的有效方法。但现有方法通常向基材中加入荧光添加剂，其与材料的相容性不佳，导致性能提升有限。此外，这些材料来源于不可再生石油资源易燃，存在火灾隐患，且废弃后难以回收利用或生物降解，对环境造成二次污染。因此，亟待发展兼具高制冷性能和环境安全性的辐射冷却新材料。

　　该生物质气凝胶由明胶和DNA制成，具有独特的荧光/磷光特性以及高度有序的层状结构。这使得气凝胶将吸收的部分紫外光转化为可见光，有效提高了气凝胶材料在可见光区域的太阳光加权反射率（模拟光照条件下高达104.0%），大幅增益了气凝胶材料的日间辐射冷却效率。在高太阳辐照度的户外条件下，该气凝胶可使环境温度降低达16.0 ℃，展现出优异的制冷性能。此外，利用水介导气凝胶界面处强离子氢键的可逆解离-重构特性，通过可扩展、普适的水焊接策略实现了具有各向异性孔结构气凝胶板的大规模制备。该气凝胶材料还具有阻燃、可快速自修复、可循环利用和可生物降解等优异性能，在材料来源、制备、使用及废弃的全生命周期具有高环境友好性。该研究成果有望大幅降低碳排放和能源消耗，为可持续辐射冷却材料的设计制备提供新思路和新途径。