近年来，全球气候变暖导致极端高温天气频发，建筑制冷能耗逐年攀升。辐射制冷是一种新兴制冷技术，不仅能够有效降低室内温度，增强建筑的热舒适性，还能显著降低建筑能耗，减少碳排放，对于推动绿色低碳建筑的发展具有重要意义。传统的聚合物基辐射制冷材料紫外耐受性差、循环利用率低，难以满足实际应用中的长期稳定性和节能环保要求。

针对以上问题，云顶国际8588yd宋永明教授团队提出了一种氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物/乙基纤维素（SEBS-EC）辐射制冷薄膜。SEBS的共轭苯环结构和电子云离域效应赋予薄膜优异的紫外耐受性，薄膜还可以通过非溶剂诱导相分离法（NIPS）实现多次循环利用。该薄膜的太阳反射率（0.25-2.5 μm）和红外发射率（8-14 μm）分别为0.94 和0.95，在户外测试中的制冷温度可达到10.6 °C，能耗模拟计算结果表明制冷能耗的节能效率为31%，为低碳节能建筑的发展提供了高效环保的解决方案。

该研究以“Ultraviolet durable and recyclable radiative cooling covering for efficient building energy saving”为题，作为封面文章发表于Materials Horizons。云顶国际8588yd博士后宋姗姗为第一作者，宋永明教授为通讯作者。

SEBS-EC薄膜的制备

该工艺的核心是通过溶剂与非溶剂的协同作用形成分级多孔结构，具体流程如图1所示：首先，将SEBS与EC按一定比例溶解于四氢呋喃（THF）中，形成均质的SEBS-EC/THF混合溶液。随后，向溶液中加入异丙醇（IPA）作为非溶剂，由于THF的沸点（66°C）显著低于IPA（82.6°C），在室温干燥过程中，THF快速蒸发导致溶液体系发生相分离，IPA以微米级液滴形式析出。微液滴蒸发后，在薄膜内部形成相互连通的分级多孔结构。

图1. SEBS-EC薄膜的制备流程示意图

SEBS-EC薄膜的光学性质与辐射制冷机理

SEBS-EC薄膜优异的辐射制冷能力源自其独特的材料设计与微观结构（图2a）。多孔结构通过米氏散射效应显著提升了太阳光反射率，而EC中丰富的C-O-C键在8-14 μm大气窗口表现出强烈的红外吸收，从而增强了红外发射率。图2b的FT-IR光谱显示，690 cm−1和764 cm−1处为SEBS的特征峰，在1062 cm−1处为EC的C-O-C对称伸缩振动峰。反射率曲线表明，随着EC含量增加，薄膜在0.25-2.5 μm波段的太阳反射率稳定在94%以上，而发射率曲线显示EC的加入显著提升了8-14 μm波段的εMIR（图2e和图2f）。当EC含量为0.3 g时（SEBS-EC-2），薄膜的Rsol和εMIR分别达到0.94和0.95，展现了优异的光学性能，为其高效的辐射冷却能力提供了关键支撑。

图2. SEBS-EC薄膜的辐射制冷机理和光学性能（a：SEBS-EC薄膜辐射制冷机理示意图；b：SEBS-4薄膜和SEBS-EC-2薄膜的FT-IR光谱；c：SEBS-EC-2薄膜的XPS谱图；d：SEBS-EC-2薄膜的C1s高分辨率XPS谱图；e：不同EC含量的SEBS-EC薄膜的反射率曲线和发射率曲线；f：不同EC含量的SEBS-EC薄膜的Rsol和εMIR）

SEBS-EC辐射制冷性能测试

户外测试装置采用铝箔覆盖的聚苯乙烯泡沫箱实时监测空腔温度（图3b），并同时记录太阳辐照强度、湿度和风速（图3c和图3d）。结果表明，SEBS-EC-2薄膜可以实现10.6°C的降温，性能显著优于SEBS-4薄膜（6.8°C）（图3e）。理论计算表明，当非辐射传热系数为3 W·m−2·K−1时，薄膜日间净辐射冷却功率可达141.3 W·m−2（图3f）。在EnergyPlus 8.0中建立了建筑模型，计算中国34个典型城市的建筑能耗，年均制冷能耗降至429.4 KW·h（图3g），节能比例分布显示全国的平均节能率达31%（图3h），充分验证了该薄膜优异的辐射制冷能力和应用潜力。

图3. SEBS-EC薄膜辐射制冷性能及节能评价（a：SEBS-EC薄膜的图片；b：户外测试装置示意图；c：太阳辐射强度；d：湿度和风速；e：空腔实时温度；f：SEBS-EC-2薄膜的理论净辐射冷却功率；g：中国34个典型城市和省份的建筑年制冷能耗；h：节能比例分布）。

SEBS-EC薄膜的循环利用

SEBS-EC薄膜的溶解再生流程包括薄膜切割、THF溶解、IPA诱导相分离、浇铸成型等步骤（图4a），表明材料可通过简单方法实现多次循环。再生后薄膜的紫外-可见-近红外反射光谱（图4b）显示，其在0.25-2.5 μm波段的平均反射率保持在94%以上，与原始薄膜基本一致，证明再生过程未显著影响光学性能。这一特性不仅降低了材料使用成本，也为可持续建筑应用提供了重要技术支撑。此外，性能对比图显示，该薄膜的太阳反射率（0.94）、中红外发射率（0.95）及理论净冷却功率（141.3 W·m−2）均优于已报道的TPU、PVDF-HFP等聚合物基材料，突显其在辐射制冷领域的综合优势（图4c）。

图4.SEBS-EC膜的循环利用(a：SEBS-EC薄膜的循环利用流程；b：再生薄膜的紫外-可见-近红外反射光谱；c：聚合物基辐射制冷薄膜的性能对比）。

总结

该团队通过非溶剂诱导相分离技术开发了一种可循环利用的SEBS-EC辐射制冷薄膜。利用该材料的分级多孔结构和乙基纤维素的红外吸收特性，实现了优异的太阳反射与红外辐射性能。户外测试表明其具备显著的被动降温能力，在强太阳辐照下可有效降低建筑表面温度。基于多气候区域模拟，该薄膜能显著降低建筑制冷能耗，尤其适用于高寒与高辐照地区。该研究通过材料设计与工艺创新，为开发高效、耐用且环境友好的建筑节能技术提供了新思路，兼具实际应用价值与可持续发展潜力。

原文链接：

https://doi.org/10.1039/D4MH01926A