傅强/邓华团队Nat. Commun.：面向户外应用的高强、高耐候辐射制冷薄膜

tianliang

被动日间辐射制冷技术（PDRC）通过调节物体在太阳光谱下的反射率和大气窗口下的发射率以实现户外的简单高效制冷，被认为是解决由夏季极端高温天气所引起的能源、环境和安全问题的有效措施。然而，材料光学性质的精准调控往往意味着其它实用性能（如强度、耐候性等）的大幅损失，使其难以在严苛的户外场景中长期服役。因此，如何通过合理的设计以平衡材料的光学性质和其它实用性能，成为PDRC迈向户外真正应用的难题之一。
       近日，我院傅强/邓华教授团队利用“溶剂交换-二次质子化”策略，构筑了一种基于芳纶纳米纤维（ANFs）树枝状胶体和云母/二氧化钛（Mica@TiO2）核壳散射体的层状PDRC薄膜（AMTA）。通过对ANFs多步质子化过程的精确调控，其呈现出高度支化的三维网络结构，可稳定负载高含量的片状Mica@TiO2核壳散射体，并快速诱导层状结构成型，赋予其超过100 MPa的力学强度。与此同时，核壳散射体在光学模拟中也呈现出更强的散射效率因子，尤其是背向散射，它连同其它折射率差异界面处的散射行为（如孔隙界面）共同促进了PDRC材料的太阳光反射率（>90%），并在实际户外制冷测试中实现日间降温3-4℃，夜晚降温6-7℃。此外，依赖于各组分本征的优异性质，该设计还集成了绝缘、紫外耐候、耐高温、耐刮擦等综合实用性能，有望进一步应用于车衣、手机、电缆热管理防护等领域，为PDRC技术在户外场景中的持久服役提供了潜在可能。该工作以“Thin lamellar films with enhanced mechanical properties for durable radiative cooling”为题发表在Nature Communications上（Nat. Commun. 2023, 14, 6129）。文章第一作者是四川大学硕士研究生熊联虎。该研究得到国家科学技术部（重点研发计划）的资金支持。

图1. AMTA制备示意图及相关微纳结构

         该工作是团队近期关于功能高分子复合材料结构设计和功能网络调控相关研究的最新进展之一。针对传统加工方法难以精准调控聚合物-填料形貌网络及其界面相互作用等问题，团队提出和发展了一种普适、通用的功能高分子复合材料加工新策略-湍流剪切沉淀。该方法已被证实在多个功能材料领域具有广阔的应用前景，包括湿气诱导发电（Energy Environ. Sci. 2023, 16, 3600; Adv. Funct. Mater. 2023, 33, 2210027;Nano Energy 2022, 98, 107241; Chem. Eng. J. 2022, 438, 135659），辐射制冷（Nat. Commun. 2023, 14, 6129），可拉伸导体（Adv. Funct. Mater. 2023, 2308799），海水淡化(Mater. Horiz. 2023; J. Mater. Chem. A, 2023, 11, 7711; ACS Sustainable Chem. Eng. 2023, 11, 3882)和柔性热电/电热装置(Composites Part B 2023, 252, 110512; ACS Appl. Mater. Interfaces 2023, 15, 10947)等。通过对功能材料进行结构设计和填料网络调控，团队致力于解决当今社会面临的重大问题，助力实现“碳中和”以及可持续能源发展。
       原文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-023-41797-3
        文章来源：四川大学
        傅强，教授，博士生导师，1993年获四川大学高分子材料加工专业博士学位。1995.1-1997.12美国阿克隆大学博士后，1999.8-2000.9德国Freiburg大学洪堡学者，1999年获国家杰出青年基金，2002受聘为教育部长江学者。现任四川大学高分子材料科学与工程学院院长，国务院学位委员会学科评议组委员，四川省学术和技术带头人，中国化学会高分子专业委员会委员，人事部博士后管委会专家组成员，高分子学报副主编，国际知名期刊Polymer 顾问编委。
          邓华，高分子科学与工程学院 教授/博导，获2019年度国家自然科学基金委优秀青年基金，2013年四川省杰出青年基金，入选2014年度教育部新世纪优秀人才，第十一批四川省学术与技术带头人后备人选。在英国伦敦大学玛丽皇后学院(Queen Mary, University of London)获得硕士及博士学位。2009年8月加入四川大学，从事导电/形变敏感/介电高分子复合材料加工成型方面的工作。通过利用有机/无机复合材料中无机填料在加工中的受限、组装与松弛，首次发现多种加工形态调控新方法，有效调控功能高分子复合材料中填料网络形态结构及其性能。获得众多国际同行高度评价：“领域内的杰出论文”，“新概念”，“崭新的策略”，“提供了途径”，“简单但有效的方法”，“提供了指导方针”，“一种具有创新性的方法”。主持国家自然科学基金青年/面上/优青，科技部及企业横向等10余项项目。在Progress in Polymer Science, Advanced Functional Materials, Small等杂志，以第一作者或通讯作者发表SCI文章50余篇，SCI他引3000余次; 获授权中国发明专利7项；获2018年度国际聚合物加工协会(PPS) Early Career Award（全球每年1人）, 省级科技进步一等奖1项。担任Nanocomposites杂志副主编，Composites Communications杂志编委及客座编辑，担任中国复合材料学会介电高分子复合材料与应用专委会常务委员，导热委员会委员，及纳米复合材料委员会委员。