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AFM报道南工大崔升/张垠团队PDRC材料最新研究成果
作者:张垠   摄影:   审核:沈岳松   阅读次数:     发布时间:2026-09-02    更新时间:2026-09-02

AFM报道南工大崔升/张垠团队PDRC材料最新研究成果面对全球变暖和城市热岛效应,被动日间辐射制冷(PDRC)技术被寄予厚望。其核心原理是:材料同时具备极高的太阳光反射率和在大气窗口(特定红外波段)的高发射率,从而将热量直接“辐射”到寒冷的外太空,实现零能耗降温。然而,以往材料常面临“性能高但不耐用”“柔性好但制冷差”的矛盾,难以大规模实用。研究团队独辟蹊径,提出“介孔结构散射与声子发射协同增强”的设计策略。通过溶胶-凝胶法合成了铝掺杂介孔玻璃,并与聚乳酸(PLA)基体复合,再结合微纳二氧化硅和聚二甲基硅氧烷(PDMS),利用静电纺丝技术制成具有多级孔结构的柔性纤维膜(AMPS)。这一“组合拳”带来了令人惊喜的光学性能:该膜对太阳光的反射率高达98.12%,几乎“拒绝”了全部太阳热量;同时,它在两个主要大气窗口(8-13 μm和16-25 μm)的红外发射率分别达到95.92%和89.03%,实现了双波段高效散热,性能远超仅利用单一窗口的传统材料。实际户外测试结果令人振奋,在南京夏季晴朗天气下,AMPS膜可稳定保持低于环境温度平均12.24℃,即使阴天也能降温11.20℃。在模拟汽车暴晒场景中,覆盖该膜的黑色车模型表面温度比未覆盖者足足低了23.8℃,效果立竿见影。更值得关注的是,建筑能耗模拟显示,在中国五大气候区的典型城市中,应用该膜可使夏季制冷能耗降低8.34%至34.72%,净辐射冷却功率达116.29 W/m²,这意味着每年可减少大量二氧化碳排放。除了优异的制冷能力,该膜还兼具出色的实用性和耐久性。通过微纳粗糙结构与低表面能PDMS的结合,AMPS膜表面呈现超疏水特性,水接触角高达143.72°,具备自清洁能力,能有效抵御雨水、灰尘和污染。同时,它耐酸碱腐蚀、抗紫外老化,经过反复弯折、摩擦后仍保持光学性能稳定。更为难得的是,该膜以生物可降解的PLA为基体,环保友好,且具有良好的透气透湿性,为实际穿戴和曲面贴合提供了便利。该研究成功打破了辐射制冷材料在“高性能”、“高耐久性”和“可规模化”之间的长期权衡困境。团队提出的协同设计策略,为下一代智能热管理材料的发展开辟了新路径。目前,该薄膜可通过简单的粘附方式应用于建筑屋顶、汽车车身等复杂表面,展现出广阔的应用前景。研究以“A Flexible Passive Daytime Radiative Cooling Composite Membrane with High Performance Based on Synergistic Mesoporous-Structure Scattering and Phonon Emission Constructed by Micro-/Nano-Silica”为题,发表在《Advanced Functional Materials》(doi/10.1002/adfm.77189)期刊上。我院硕士研究生吴怡为第一作者,崔升教授、张垠教授为通讯作者。