近日，北京化工大学材料科学与工程学院汪晓东教授、刘欢副教授团队在《Advanced Functional Materials》上发表了题为“Weather-Adaptive Janus Aerogel Integrated with Phase Change Materials Enables Dual-Mode Thermal Regulation via Radiative Cooling and Solar Heating”的研究论文。

  全球能源危机正因化石燃料枯竭与需求激增而日益严峻，这凸显出通过大规模采用可再生能源与提升能效向可持续能源体系转型的紧迫性。被动辐射冷却技术为降低能耗提供了一种无需电力的解决方案。为应对这一挑战，科研人员正积极探索多元化解决方案：一方面发展氢能、电池等储能技术，另一方面开发辐射冷却与相变材料等被动式热管理系统。其中，被动辐射冷却技术因其零能耗输入特性，已成为降低全球能源消耗的重要策略。然而，现有辐射冷却系统大多仅关注最大化制冷性能，却难以应对间歇性太阳辐射下的昼夜温差与天气变化。

本论文通过开发双层结构的Janus气凝胶/相变材料复合体系，构建了一种双模自适应热调控系统。该创新设计将辐射冷却层与太阳能加热层通过相变材料耦合，可动态响应环境与季节变化：在制冷模式下，复合材料在峰值太阳辐照度（1057 W·m⁻²）下实现14.2 ℃的最大亚环境温降；在制热模式下，当阳光强度达772.8 W·m⁻²时，可获得14.9 ℃的最大温升。PCM通过“削峰填谷”机制——在高温时段储存过剩太阳能，低温阶段释放热能——显著提升了辐射冷却与太阳能加热效率，确保热调控稳定性。本研究开发的Janus气凝胶/相恋材料复合体系为可变气候条件下的被动辐射冷却与太阳能加热应用提供了适应性解决方案，标志着可持续热管理技术的重大进展。

北京化工大学材料科学与工程学院2025届硕士毕业生刘旺旺、2023级硕士研究生董雨濛为论文的共同第一作者，汪晓东教授和刘欢副教授为本论文的通讯作者，北京化工大学为唯一完成单位。该项研究工作得到了北京市自然科学基金的支持。

原文链接：

https://doi.org/10.1002/adfm.202513665