正文
作为辐射制冷领域的开拓者，曹之胤教授团队此次成果标志着该技术从单一制冷向智能能源系统的跨越式发展。该研究不仅为多功能能源材料的设计与集成提供了全新思路，也为实现未来建筑碳中和目标与智慧能源管理体系构建提供了关键技术支撑。
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图1 受自然界蜥蜴启发的智能薄膜的结构设计
图文解析
在应对建筑能耗与环境热管理挑战的过程中，被动辐射冷却材料因其零耗能的自发散热能力而受到广泛关注。当前的以制冷为优化目标的辐射冷却材料设计已经数不胜数，从极具光谱选择性的精密的光子结构到可大规模应用的无序散射系统，被动辐射制冷已经迈入可实际应用的阶段。这些设计晴朗天气下持续冷却，在应用中大大降低制冷能耗。但同时，不可调控的光谱也导致了“过冷”的问题，在寒冷时侯增加额外的能耗负担。缺乏应对变化环境的调节能力大大限制了静态光谱被动辐射制冷设计的应用场景。另外，辐射热交换经由大气层，所以被动辐射制冷的制冷表现受制于当地大气情况，如何提高材料在长周期应用中的效能成了另一个挑战。
为突破上述限制，研究团队从自然界蜥蜴皮肤的多功能适应机制中获得启发，设计并构建了一种多功能智能薄膜，集热致变色调控与雨滴能量采集于一体。该薄膜采用自下而上的多层柔性结构，由导电层、热调控模块和摩擦电层组成。其中，热调控模块整合了高反射的被动辐射冷却层（PRC）、对温度敏感的热致变色层（LDPAA）及抗紫外老化的保护层（UVPAA）。热致变色系统基于变色前体、显色剂与溶剂构成的三组分机制，可通过调节溶剂配比精准设定响应温度阈值（τ_c），实现冷热双向调节。而顶部由FEP与ITO构成的摩擦电层则具备良好的疏水性与高可见光透过率，在雨滴接触过程中可高效输出电信号，实现雨天能量采集。整体结构可根据环境温度动态调节对太阳辐射的吸收与反射，实现自适应热管理，并实现全天候功能协同响应（图2）。
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图2 智能薄膜在不同天气条件下的响应机制示意：热天制冷，冷天制热，雨天发电
该智能薄膜各功能层均可通过简便的溶液加工工艺在室温条件下制备，具备良好的柔韧性、可扩展性与界面稳定性。热致变色过程表现出优异的可逆性与环境耐久性，经过多轮热循环测试、长期自然暴露及紫外光照后仍保持稳定的光学性能。
该结构设计不仅突破了传统被动冷却材料对晴天和静态功能的依赖，也为建筑能源系统提供了集成化的热调控与能量补偿解决方案，展现出广阔的工程应用前景。
在雨滴能量采集方面，基于 FEP/ITO 摩擦电层的界面协同效应，系统可在单滴冲击下输出高达 208 V 的电压和 130 µA 的电流，功率密度达 66.3 W/m²，能量转换效率高达 27.8%。实验证明，该系统可稳定驱动商用 LED，具备良好的环境稳定性与角度适应性（见图3）。
