编辑总结
被动辐射冷却材料通过大气窗口向外太空发射红外辐射，相对环境温度提供数度的冷却效果。许多被动冷却策略依赖于不会降解且可能无法回收的聚合物。马等人提出了一种基于生物质的气凝胶，具有吸引人的辐射冷却性能。这种基于明胶和DNA的气凝胶具有显著的冷却效果，部分归功于其荧光和磷光特性。此外，它还具有可降解和可回收的特性，这在考虑这类材料的环境影响时至关重要。—— Brent Grocholski
研究背景
在全球气候变化不断加剧的背景下，寻求可持续的热管理策略显得尤为重要。传统的石油化学衍生冷却材料由于吸收太阳光而面临效率挑战，这促使人们对被动辐射冷却技术的关注与日俱增。被动辐射冷却利用材料的辐射特性将内部热量辐射到更冷的外部环境，并反射太阳辐射，实现冷却效果而无需外部能源输入。然而，现有的冷却材料在面对日光吸收问题时仍有局限性。为了应对这一挑战，四川大学赵海波教授、王玉忠院士等人合作提出了一种全新的解决方案——本征荧光生物质气凝胶。这种材料利用DNA和明胶在有序分层气凝胶中的聚集，通过荧光和磷光效应，在可见光区域实现超过100%的太阳加权反射率，达到了104.0%的水平。这一发现不仅大幅提升了冷却效果，能在高太阳辐照下使环境温度降低16.0°C，而且通过水焊接技术，能够高效大规模生产。这种气凝胶材料展示了出色的修复性、可回收性和生物降解性，实现了环保的生命周期管理。相关研究成果在“Science”期刊上发表了题为“A photoluminescent hydrogen-bonded biomass aerogel for sustainable radiative cooling”的最新论文。 本研究的成果不仅仅是提供了一种创新的冷却材料，更是为设计下一代可持续冷却技术开辟了新的道路。通过解决传统冷却材料的吸光问题，本征荧光生物质气凝胶展示了在环保和效率兼备的前提下，实现可持续发展的巨大潜力。这一突破为全球范围内寻求减少碳排放、提升能源效率的科技创新提供了一个有力的案例，同时也为生物质材料在材料科学和环境保护领域的应用提供了新的思路和方向。
科学亮点
（1）实验首次探索了使用本征荧光生物质气凝胶作为被动辐射冷却材料的潜力。
（2）实验结果表明，通过DNA和明胶在有序分层气凝胶中的聚集，成功实现了超过100%的可见光反射率。这一荧光和磷光效应使得材料在高太阳辐照下能显著降低环境温度达16.0°C。
（3）该气凝胶材料不仅能有效地通过水焊接方法进行大规模生产，而且具有优秀的修复性、可回收性和生物降解性，从而完整地支持环境友好的生命周期。
图文解读
图3. GE-DNA 气凝胶的可修复性、可回收性和生物降解性。
科学启迪
本文开发了一种新型的生物质辐射冷却材料，通过荧光诱导技术实现了可见光反射率超过100%的高效能气凝胶。这项研究不仅突破了传统石油化学衍生冷却材料在太阳吸收方面的限制，还利用DNA和明胶的复合结构，精确调控了材料的光学性能，使其在可见光谱范围内实现了优异的反射率。其独特的多层结构不仅提高了太阳光反射效率，还有效地降低了环境温度，特别是在高太阳辐照下表现出了显著的冷却效果。 Jian-Wen Ma et al. ,A photoluminescent hydrogen-bonded biomass aerogel for sustainable radiative cooling.Science385,68-74(2024).DOI:10.1126/science.adn5694https://www.science.org/doi/10.1126/science.adn5694
