全球气温上升，极端高温事件对地球生态系统和人类的生存环境造成了严重威胁。高温天气下，人们对空调系统的需求迅速增加。然而，传统的电力依赖型冷却方法能耗巨大。因此，人们急需开发出高效的被动冷却技术。近年来，辐射制冷技术因其无需能源支持以及卓越的能源节省潜力备受瞩目。该技术的基本原理是通过利用物体表面吸收太阳短波辐射的能力，将长波红外辐射释放到极寒的外太空（仅3K），从而实现热量散失和降温效果。但是辐射制冷机制强烈依赖于环境条件。地面物体的热辐射通常只能通过清洁干燥的大气环境有效的辐射到外太空。因此，在多云、湿润、空气污染环境中，辐射制冷并不能稳定的发挥作用。因此我们还需要其他制冷技术协同工作来克服这一局限性。

  在自然界中，水分的循环过程（包括蒸发、冷凝、降水和渗透）是另一种有效的冷却机制。水在蒸发阶段能吸收大量热量并引起温度降低。因此，将辐射制冷与自然的空气水循环相结合，成为一种应对全球气候变暖挑战的潜在解决方案。

图5 节能估算：（a）不同气候区代表性城市建筑单位面积年热量减少量；（b）美国PAAS薄膜的节能潜力示意图；（c）全球人均年发电量和年人均二氧化碳年排放量估算值。

  这一研究成果题为“Atmospheric-moisture-induced polyacrylate hydrogels for hybrid passive cooling”，已发表在《自然通讯》（Nature Communications）杂志上（Nat Commun. 14 (2023) 6707）。研究人员包括布法罗大学博士生Roisul Hasan Galib和阿卜杜拉国王科技大学博士后田彦培，重庆大学访问博士生雷玥同学，KAUST党赛超博士，Arief Yudhanto博士, Gilles Lubineau教授， 甘巧强教授为本文的通讯作者。

  特别鸣谢Veronica Gan(甘教授女儿)和Taibah Hasan（Roisul女儿）两位2岁小朋友的大力支持：本工作第一块测试样品使用了她们的尿不湿。

  课题组目前还在招收材料、热力学、机械、电子等背景的志同道合的青年才俊（博士后岗位）加入一起开发有意义的应用，并且寻求产业化的机会。

  该工作是甘教授团队近期关于辐射制冷相关研究的进展之一。相关研究还包括以下内容：

  1. 辐射冷却的最佳实践，Nat Sustain 6, 1030–1032 (2023).

  2. 高功率 LED 灯的地面辐射冷却，Next Energy 1, 100069 (2023).

  3. 辐射冷却实现能源可持续性：材料、系统和应用 Phys. Rev. Materials 6, 090201 (2022).

  4. 用于日间辐射冷却的可持续且廉价的聚二甲基硅氧烷海绵. Advanced Science 8, 2102502 (2021).

  5. 辐射制冷的空气水冷凝.PNAS 118, e2019292118 (2021)

  论文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-023-42548-0