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  冰雪在日常生活中起著重要的作用，從食物存儲、冰雪運動、到自然生態系統。據估計，僅冷鏈食物存儲一項就消耗量世界電力的11%，并產生了大約2.5%的溫室氣體排放。因此，開發不消耗能源的被動式抗融方案具有廣泛的需求和重大的意義。冰雪在太陽光下融化的原因主要是入射的太陽能與自身發射出去的紅外輻射項能流不匹配（圖1A 和1B）。被動式輻射制冷提供了一種平衡這兩項能流的新策略。但是將輻射制冷用于冰雪抗融，對于材料的輻射制冷性能、環境友好性以及材料來源豐富性等方面提出了極其嚴格的要求。

  近日，南京大學光熱調控中心的研究人員和合作者共同開發設計了一種具有多級結構的環境友好的醋酸纖維素（CA）輻射制冷薄膜（圖 1C-F，圖2A-F）， 從實驗和理論計算兩方面證明了該薄膜可以有效的保護多種形式/尺度的冰，減緩其消融（圖2G-I、圖3、圖4）。研究成果以“Protecting ice from melting under sunlight via radiative cooling”在期刊《Science Advances》上發表。該工作也為進一步開發設計高效、可規�；a、符合可持續發展要求的材料提供了重要的借鑒。

圖1. 具有多級結構、環境友好的CA膜通過輻射制冷被動保護陽光下的冰。A）低/中和B）高緯度地區冰系統的能量傳輸過程。太陽輻射與中紅外發射是主要的能量輸入與輸出。兩項能流的不匹配造成了冰的融化。C-F）CA膜的多級結構設計和生命周期。

圖2. CA 膜用于低/中緯度戶外冰凍食物保存。A)薄膜孔對于太陽光散射的理論分析。B）所制備薄膜的光學照片。C）所制備薄膜的SEM照片。D）太陽光反射譜和紅外發射譜。鋁箔、白紙、PET-Al-PE膜作為常用的食物包裝材料用作實驗對照。E）CA膜的輻射制冷性能。F）照片展示了所制備的CA膜被剪裁為一個便攜、可折疊的食物存儲袋。G）被不同材料包裹下冰凍食物的能量流。H）被不同材料包裹的冰凍食物的溫度曲線。I）被不同材料包裹的冰激淋經過~80分鐘、~540 W/m²太陽光照射后的照片。CA膜提供了最好的保護效果。

圖3. CA膜對于冰和雪的保護。A）實驗裝置示意圖。腔室內環境溫度控制在極地地區夏季氣溫附近。B）冰塊溫度對照。C）CA膜實現低于環境溫度的降溫。D）實驗照片記錄了冰塊經過數天戶外曝曬后的形貌變化。E）冰塊的質量衰減曲線。F和G）對于雪的保護效果展示。

 圖4. 對高緯度冰的保護（理論計算結果）。A）冰山（數十平方千米）厚度變化。B-D）地圖展示了施加與不施加CA膜海冰的含量（%）差異。黑色虛線標記了施加區域的范圍。E和F）地圖展示了施加與不施加CA膜海冰反射率以及地表溫度（℃）的差異。

  原文鏈接：

  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