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 隨著經濟社會快速發展，空調制冷已經成為建筑物保持內部溫度舒適不可或缺的手段，但空調普遍采用的空氣壓縮制冷技術不僅耗電嚴重，產生大量溫室氣體，還會造成環境“凈”升溫效應。此外，壓縮機的制冷劑在使用過程中泄露會破壞大氣臭氧層，加劇其他環境問題。相比之下，具有凈制冷能力的被動式日間輻射制冷（PDRC）技術對太陽光具有極高反射率，同時可將自身熱量通過波長為8-13 μm的大氣透明窗口散逸到外太空，因此無需損耗電能就能實現建筑物表面自發降溫，有望替代空氣壓縮制冷系統，對世界能源格局和減緩全球氣候變暖有著積極意義。然而，PDRC材料的實際應用還面臨復雜昂貴的制造方式以及表面污染引起制冷性能不斷衰減的難題。

針對上述問題，美國東北大學鄭義教授與成都科學技術發展中心唐昶宇研究員合作，設計了一種可表面自清潔、可輻射制冷、可再生的纖維素紙。這項工作選用了具有高紅外發射率、高太陽光反射率的纖維素紙作為基底，將聚四氟乙烯微納米顆粒均勻地鑲嵌在纖維素紙表面的微孔內形成具有仿荷葉效應的超疏水涂層（圖1）; 該涂層的引入不僅可以增強纖維素紙表面太陽光反射率（反射率從0.89提高到0.93）而提高制冷功率（圖2），還可以保護纖維素紙免于雨水淋濕、灰塵污染，這種防水、自清潔能力有助于解決PDRC材料輻射制冷性能在戶外環境中衰減的問題。在834 W/m2和671 W/m2的太陽輻射強度下，該超疏水紙的輻射制冷功率可達104 W/m2, 能實現低于大氣溫度5°C的制冷效果。此外，該纖維素紙可以回收造漿再次制成輻射制冷紙，具有環保、低成本的特點。

圖1.（a）原始紙張，（b）PTFE涂覆的纖維素紙的表面潤濕狀態和微觀結構。

圖2. 原始紙張和輻射制冷紙的半球反射率光譜。

該研究還進一步推進了輻射制冷材料在戶外建筑模型中的應用探索。實驗將纖維素復合張染成紅色和黃色，貼于木制房屋模型表面（圖3），與染有同樣顏色的木制房屋模型進行戶外降溫效果對比，發現貼有紅色、黃色紙張的房屋模型室內溫度分別比同樣染色的房屋模型低2.2 °C和 2.6°C （圖3）。該結果進一步說明經過染色的纖維素復合紙可以吸收適當的可見光波長顯示特定顏色，還同時有效反射近紅外光以減少太陽光加熱效應，從而兼顧了建筑物輻射制冷和裝飾美觀的需求。

圖 3.染色的輻射制冷紙所包覆的木制房屋模型。

該研究進展以《Superhydrophobic and Recyclable Cellulose-Fiber-Based Composites for High-Efficiency Passive Radiative Cooling》為題發表在ACS Applied Materials and Interfaces上。該論文共同一作者為田彥培、邵虹，通訊作者為鄭義教授和唐昶宇研究員。