近日，我室提出了一种基于生物质本征光致发光辐射制冷新策略，发展了具有高太阳光反射率、可大规模制备、可循环利用的全生物质辐射冷却气凝胶。相关研究成果以“A photoluminescent hydrogen-bonded biomass aerogel for sustainable radiative cooling”为题发表在Science上，我室2022级硕士研究生马健文为论文的第一作者，赵海波教授为论文的通讯作者。
【研究背景】
全球气候变化和城市化加速进程导致了严重的能源、环境和安全问题。低碳、低能耗的被动辐射冷却技术是解决全球变暖的一种有前景的热管理策略，近年来受到广泛关注。传统的石油化工产品制备的辐射冷却材料往往存在制冷效率低、环境友好性差等问题。尤其是目前的制冷材料不可避免的会吸收太阳光，影响其制冷性能，且其在废弃后难以回收利用或生物降解，带来新的环境问题。
【主要内容】
该工作提出了一种本征光致发光生物质气凝胶，以生物质明胶与DNA为原料，通过双取向冰晶模板法经冷冻干燥过程制备有序层状结构的气凝胶砖（图1、图2）。基于其全生物质来源以及强离子氢键可刺激解离-重构的特点，该气凝胶材料可通过溶解-再凝胶-冷冻干燥过程再生气凝胶材料而实现循环回收，其废弃后可在自然环境（土壤降解、生物降解）下短时间内实现完全降解（图3）。另外，由于该气凝胶材料在紫外光激发下转化成荧光和磷光的特性以及高度有序的层状多孔结构，其在可见光区的太阳光反射率超过100.0%，可有效避免高生热太阳光波段对材料内部环境的加热，表现出优异的制冷性能（图4）。这种可扩展的光致发光生物质冷却气凝胶有望显著减少碳排放和能源消耗，为未来可持续辐射冷却材料的设计制备提供新思路和新途径。
图1本征光致发光生物质辐射冷却气凝胶板示意图
图2 GE-DNA气凝胶的制备过程与微观结构
图3 GE-DNA气凝胶的自修复、循环回收和可生物降解性能
图4 GE-DNA气凝胶的辐射冷却机制与制冷效率
原文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.adn5694
