冰雪在日常生活中起着重要的作用，从食物存储、冰雪运动、到自然生态系统。据估计，仅冷链食物存储一项就消耗量世界电力的11%，并产生了大约2.5%的温室气体排放。因此，开发不消耗能源的被动式抗融方案具有广泛的需求和重大的意义。冰雪在太阳光下融化的原因主要是入射的太阳能与自身发射出去的红外辐射项能流不匹配（图1A 和1B）。被动式辐射制冷提供了一种平衡这两项能流的新策略。但是将辐射制冷用于冰雪抗融，对于材料的辐射制冷性能、环境友好性以及材料来源丰富性等方面提出了极其严格的要求。

  近日，南京大学光热调控中心的研究人员和合作者共同开发设计了一种具有多级结构的环境友好的醋酸纤维素（CA）辐射制冷薄膜（图 1C-F，图2A-F）， 从实验和理论计算两方面证明了该薄膜可以有效的保护多种形式/尺度的冰，减缓其消融（图2G-I、图3、图4）。研究成果以“Protecting ice from melting under sunlight via radiative cooling”在期刊《Science Advances》上发表。该工作也为进一步开发设计高效、可规模化生产、符合可持续发展要求的材料提供了重要的借鉴。

图1. 具有多级结构、环境友好的CA膜通过辐射制冷被动保护阳光下的冰。A）低/中和B）高纬度地区冰系统的能量传输过程。太阳辐射与中红外发射是主要的能量输入与输出。两项能流的不匹配造成了冰的融化。C-F）CA膜的多级结构设计和生命周期。

图2. CA 膜用于低/中纬度户外冰冻食物保存。A)薄膜孔对于太阳光散射的理论分析。B）所制备薄膜的光学照片。C）所制备薄膜的SEM照片。D）太阳光反射谱和红外发射谱。铝箔、白纸、PET-Al-PE膜作为常用的食物包装材料用作实验对照。E）CA膜的辐射制冷性能。F）照片展示了所制备的CA膜被剪裁为一个便携、可折叠的食物存储袋。G）被不同材料包裹下冰冻食物的能量流。H）被不同材料包裹的冰冻食物的温度曲线。I）被不同材料包裹的冰激淋经过~80分钟、~540 W/m²太阳光照射后的照片。CA膜提供了最好的保护效果。

图3. CA膜对于冰和雪的保护。A）实验装置示意图。腔室内环境温度控制在极地地区夏季气温附近。B）冰块温度对照。C）CA膜实现低于环境温度的降温。D）实验照片记录了冰块经过数天户外曝晒后的形貌变化。E）冰块的质量衰减曲线。F和G）对于雪的保护效果展示。

 图4. 对高纬度冰的保护（理论计算结果）。A）冰山（数十平方千米）厚度变化。B-D）地图展示了施加与不施加CA膜海冰的含量（%）差异。黑色虚线标记了施加区域的范围。E和F）地图展示了施加与不施加CA膜海冰反射率以及地表温度（℃）的差异。

  原文链接：

  Protecting ice from melting under sunlight via radiative cooling

  JINLEI LI , YUAN LIANG , WEI LI , NING XU , BIN ZHU , ZHEN WU , XUEYANG WANG , SHANHUI FAN , MINGHUAI WANG , AND JIA ZHU 

  SCIENCE ADVANCES 

  https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abj9756