21世纪以来，全球对于制冷的需求急速上升，而以消耗化石能源为代价的传统制冷技术不仅能耗巨大，而且从根本上使得地球变得越来越热。辐射制冷作为一种被动制冷方式，其主要通过大气透明窗口（8-13 mm）将物体自身的热量以红外辐射的方式发射到外太空这个巨大的冷源 （~3 K）。这种完全零能耗的制冷方式有望大量节省制冷能耗，对人类社会的可持续发展具有重大意义。
在最近的研究中，科学家们已经成功解决了日间低于室温的辐射制冷这个革命性难题。为了实现这个目标，设计的材料不仅需要在中红外波段具备高发射率而且必须具备对太阳辐射（0.25-2.5 mm）的高反射率。这使得大多数的辐射制冷材料呈现出白色或银色的外观。这种单一的颜色不仅阻碍了辐射制冷材料的应用，而且加剧了光污染。尽管有研究通过引入商用染料来赋予辐射制冷材料颜色，但是大量的可见光吸收严重降低了制冷能力。因此，如何实现低于室温的彩色辐射制冷是一个亟待解决的难题。
图1 (A) 彩色辐射制冷器件的制备过程; (B-D)彩色辐射制冷器件的色彩表征。 近日，南开大学材料科学与工程学院马儒军教授 团队 报道了一种基于干涉-逆反射原理的结构色彩色辐射制冷器件。图1A展示了该辐射制冷器件的制备方法。该器件由两部分组成，顶层为结构色层，底层为辐射制冷层。简单来说，通过单向摩擦法将尺寸均一的聚苯乙烯微球排列在基底表面，并用透明胶带将微球层粘下，由此得到了基于干涉-逆反射原理的结构色薄膜。并将此结构色层贴附在旋涂有聚二甲基硅氧烷的铝箔表面，由此便得到了彩色辐射制冷器件。这种简单的结构不仅有利于大面积制备，而且在阳光下也能展现出明亮的色彩。通过调节聚苯乙烯微球的粒径，该辐射制冷器件可以实现全彩的调控（图1B-D）。以蓝色商用染料和蓝色辐射制冷器件为例，蓝色商用染料在可见光区的吸收率高达70%，而相应的辐射制冷器件在展示出相似颜色的前提下，只有10%的吸收率（图2A）。在户外实测中，所有的彩色辐射制冷器件均表现出低于室温4 K的制冷能力，而相同颜色的商用染料则远高于室温（图2B）。因此，这种兼具色彩和制冷的辐射制冷器有望应用到生活中的各个场景（图2C）。
图2 (A) 彩色辐射制冷器件的光谱特征; (B) 户外实测降温效果；（C） 应用展示。 本研究解决了低于室温的辐射制冷性能和色彩显示之间的矛盾，实现了低于室温的彩色辐射制冷，并拓展了辐射制冷的相关应用。该工作以“ Photonic-Structure Colored Radiative Coolers for Daytime Subambient Cooling ” 为题发表在《 Nano Letters 》上。论文第一作者为博士生俞世雄 ，共同第一作者为助理研究员张权博士 ，通讯作者为马儒军教授， 该研究得到了科学技术部与国家自然科学基金委的资助。
该工作是马儒军教授 团队近期关于零能耗辐射制冷材料设计与应用的最新进展之一。马儒军教授目前为南开大学材料科学与工程学院智能热管理实验室负责人，近年来在 主动 / 被动制冷材料、柔性热电材料与器件、高性能柔性导热复合材料、能源转换材料与器件 等多学科交叉领域取得了一系列重要的研究成果，并以通讯或第一作者发表在Science 、 Chemical Society Reviews 、 Joule 、 Energy & Environmental Science 、 Advanced Materials 、 Advanced Energy Materials 、 Nano Letters 、 ACS nano 团队现诚招材料、化学、物理、电子等相关专业背景的博士后，欢迎有志之士将个人简历（pdf）发送至马儒军教授邮箱malab@nankai.edu.cn，邮件标题请注明 ：“ 应聘博士后+本人姓名+博士毕业院校 ”， 对于符合要求并通过初审者，将会通知安排面试。招聘启事在岗位招满前有效。
https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.2c01570
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