学术动态

近日，我院吴义强院士、何帅明教授研究团队在国际知名期刊《ACS Nano》发表了题为"Strong, Recyclable, and Sustainable Radiative Cooler with Heterogeneous Interlocking Architecture for Agricultural Thermal Management"（一种坚固、可回收且可持续的异质互锁结构辐射制冷器用于农业热管理）的研究论文。我院博士研究生林贤铣为第一作者，吴义强院士与何帅明教授为该论文的通讯作者，中南林业科技大学为唯一完成单位，该成果得到了国家自然科学基金等项目支持。随着全球气候变暖和能源危机的加剧，开发高效的被动制冷技术对于缓解农业热应激和保障粮食安全具有重要意义。传统的石油化工基辐射制冷材料虽然能够实现一定的制冷效果，但面临持久性废弃物带来的环境挑战；而新兴的生物质替代材料则往往存在制冷性能不足、机械强度差及耐久性有限等问题。因此，开发一种兼具高制冷性能、优异机械强度和可持续循环利用的新型辐射制冷材料成为当前研究热点。这篇文章深入研究了异质互锁结构的构筑策略及其光学特性与力学特性，开发出一种一体化、高强度、可回收的竹基辐射制冷材料。该材料以竹纤维为基质，运用真空辅助分级自组装策略，将纳米颗粒引入连续的聚合物网络中，构筑成异质互锁的多层次结构。文章进一步探讨了该材料在农业热管理方面的能力，并深入解析了其力学性能增强与高效光散射的机制。该材料展现出98.1%的太阳反射率和93.2%的红外发射率，实现了低于环境温度的制冷效果，同时具有38.7 MPa的高抗拉强度，显著优于商用反射地膜。田间试验表明，该材料可使土壤温度较裸土降低4.6℃、较商用地膜降低2.4℃，同时抑制土壤蒸发并提高作物产量。尤为关键的是，该材料可通过温和的水介导回收工艺高效再生，回收率超过90%，大幅减轻了农业废弃物对环境造成的负担。最后，文章指出该竹基辐射制冷材料有望应用于温室农业节能领域，为加速开发高性能、生态友好型农业热管理复合材料提供新型解决方案。