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  全球氣溫上升，極端高溫事件對地球生態系統和人類的生存環境造成了嚴重威脅。高溫天氣下，人們對空調系統的需求迅速增加。然而，傳統的電力依賴型冷卻方法能耗巨大。因此，人們急需開發出高效的被動冷卻技術。近年來，輻射制冷技術因其無需能源支持以及卓越的能源節省潛力備受矚目。該技術的基本原理是通過利用物體表面吸收太陽短波輻射的能力，將長波紅外輻射釋放到極寒的外太空（僅3K），從而實現熱量散失和降溫效果。但是輻射制冷機制強烈依賴于環境條件。地面物體的熱輻射通常只能通過清潔干燥的大氣環境有效的輻射到外太空。因此，在多云、濕潤、空氣污染環境中，輻射制冷并不能穩定的發揮作用。因此我們還需要其他制冷技術協同工作來克服這一局限性。

  在自然界中，水分的循環過程（包括蒸發、冷凝、降水和滲透）是另一種有效的冷卻機制。水在蒸發階段能吸收大量熱量并引起溫度降低。因此，將輻射制冷與自然的空氣水循環相結合，成為一種應對全球氣候變暖挑戰的潛在解決方案。

圖5 節能估算：（a）不同氣候區代表性城市建筑單位面積年熱量減少量；（b）美國PAAS薄膜的節能潛力示意圖；（c）全球人均年發電量和年人均二氧化碳年排放量估算值。

  這一研究成果題為“Atmospheric-moisture-induced polyacrylate hydrogels for hybrid passive cooling”，已發表在《自然通訊》（Nature Communications）雜志上（Nat Commun. 14 (2023) 6707）。研究人員包括布法羅大學博士生Roisul Hasan Galib和阿卜杜拉國王科技大學博士后田彥培，重慶大學訪問博士生雷玥同學，KAUST黨賽超博士，Arief Yudhanto博士, Gilles Lubineau教授， 甘巧強教授為本文的通訊作者。

  特別鳴謝Veronica Gan(甘教授女兒)和Taibah Hasan（Roisul女兒）兩位2歲小朋友的大力支持：本工作第一塊測試樣品使用了她們的尿不濕。

  課題組目前還在招收材料、熱力學、機械、電子等背景的志同道合的青年才俊（博士后崗位）加入一起開發有意義的應用，并且尋求產業化的機會。

  該工作是甘教授團隊近期關于輻射制冷相關研究的進展之一。相關研究還包括以下內容：

  1. 輻射冷卻的最佳實踐，Nat Sustain 6, 1030–1032 (2023).

  2. 高功率 LED 燈的地面輻射冷卻，Next Energy 1, 100069 (2023).

  3. 輻射冷卻實現能源可持續性：材料、系統和應用 Phys. Rev. Materials 6, 090201 (2022).

  4. 用于日間輻射冷卻的可持續且廉價的聚二甲基硅氧烷海綿. Advanced Science 8, 2102502 (2021).

  5. 輻射制冷的空氣水冷凝.PNAS 118, e2019292118 (2021)

  論文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41467-023-42548-0