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  當(dāng)前，可持續(xù)日間輻射冷卻（Daytime Radiative Cooling, DRC）材料因其能夠兼具鮮艷的視覺效果和高效的冷卻性能，在服裝、醫(yī)療保健以及建筑等多個領(lǐng)域備受關(guān)注。這些應(yīng)用領(lǐng)域?qū)Σ牧系男阅芴岢隽穗p重需求：一方面要求材料具備卓越的冷卻效率，以滿足實(shí)際使用中的降溫需求；另一方面則強(qiáng)調(diào)材料的外觀設(shè)計(jì)，以適應(yīng)不同場景下的美學(xué)要求。然而，傳統(tǒng)的日間輻射冷卻材料大多呈現(xiàn)白色，這是為了通過最大化反射太陽光來提高冷卻效率。但當(dāng)使用染料等傳統(tǒng)著色劑對這些材料進(jìn)行顏色定制時，由于著色劑在太陽光波段的固有吸收特性，往往會顯著降低材料的冷卻性能。因此，如何在DRC材料中同時實(shí)現(xiàn)高冷卻效率與鮮艷色彩，一直是該領(lǐng)域亟待解決的關(guān)鍵問題，也是當(dāng)前研究的重點(diǎn)方向。

圖1：分層DRC系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及制備。

  近日，四川大學(xué)盧燦輝教授與熊銳特聘研究員報(bào)道了一種新型的分層光子結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)由光致發(fā)光散射體網(wǎng)絡(luò)與納米纖維素膽甾結(jié)構(gòu)共同構(gòu)建。這一創(chuàng)新設(shè)計(jì)有效突破了冷卻效率與色彩表現(xiàn)之間的傳統(tǒng)權(quán)衡困境，通過全天候色彩的協(xié)同作用，顯著增強(qiáng)了冷卻效果。該結(jié)構(gòu)的核心材料為天然提取的纖維素納米晶（Cellulose Nanocrystals, CNC），其具備以下多重優(yōu)勢：較強(qiáng)的中紅外輻射能力、較低的太陽光吸收率、可再生性、良好的熱穩(wěn)定性以及高度有序的膽甾相結(jié)構(gòu)。這種膽甾相結(jié)構(gòu)能夠選擇性地反射可見光波長，從而產(chǎn)生鮮艷的結(jié)構(gòu)色。此外，光致發(fā)光散射體網(wǎng)絡(luò)具備長余輝發(fā)光（Long Persistent Luminescence, LPL）特性，能夠有效提高材料的反射率，并將吸收的光能轉(zhuǎn)化為光致發(fā)光，進(jìn)一步提升冷卻性能。這種協(xié)同的光子相互作用帶來了顯著的性能提升：高反射率（92%）、高中紅外發(fā)射率（大于90%）、穩(wěn)定且可調(diào)的結(jié)構(gòu)色外觀，以及長達(dá)數(shù)小時的余輝光致發(fā)光。在夏季強(qiáng)烈陽光照射下，該分層日間輻射冷卻（Daytime Radiative Cooling, DRC）系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)高達(dá)11.3℃的顯著亞環(huán)境溫度冷卻，輻射冷卻功率超過90 W/m2。同時，得益于LPL微粒/納米纖維素（CNF）的良好加工性以及CNC的可調(diào)光子帶隙特性，該分層DRC系統(tǒng)可通過簡單的逐層打印技術(shù)生成各種不同的多色定制結(jié)構(gòu)色圖案和發(fā)光圖案，以滿足白天和夜間不同場景下的可視性需求。

圖3：分層DRC系統(tǒng)的輻射制冷性能

  原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.5c00330?articleRef=control