全球变暖的当下，夏季制冷需求正在急剧攀升，空调耗电量给电网带来巨大压力，也进一步加剧了气候变暖的反馈循环。
被动辐射制冷技术就是这样的黑科技 —— 它能让物体把自身的热量，以红外辐射的形式，通过大气的 “透明窗口” 发射到温度接近绝对零度的外太空，仅仅依靠这一点，就能在烈日炎炎的白天，让物体的温度低于环境温度，全程不需要用电，也不需要制冷剂，堪称最环保的降温方案。
但这项技术的痛点是·：传统的高性能辐射制冷材料，为了尽可能反射太阳光、避免吸收热量，大多只能做成白色或者银白色，外观单调，还可能带来光污染，很难用在对建筑外观、城市美观有要求的场景里。
想要给这些制冷材料加上好看的颜色？又会产生额外的热量，直接牺牲了制冷的性能。就算是用结构色的方案，之前的技术也需要复杂的多步加工、高真空设备，成本高昂，根本没法大规模推广。
最近，香港城市大学雷党愿教授团队的一项新研究，完美解决了这个难题！他们开发出了一种生物质基的双层彩色乙基纤维素（BCEC）涂层，不仅能调出各种鲜艳的颜色，还能实现 97% 的超高太阳光反射率，在强日照下，能让物体比环境温度低足足 9℃！这项成果近期登上了能源领域的顶级期刊《Nature Energy》。
要做到颜色和制冷兼得，团队想到了一个极其巧妙的思路：让涂层自己分成两层，顶层负责产生好看的颜色，底层负责实现高效的辐射制冷，两层各司其职，互不干扰，这样就能同时兼顾颜值和性能。更厉害的是，他们不需要复杂的多层镀膜、多步涂覆，只需要一步法就能完成整个制备过程，大大降低了生产的难度和成本！
研究团队首先配置了乙基纤维素的 DMF 前驱体溶液，随后通过刮涂器将溶液一步刮涂在基材上，之后将样品转移至恒温恒湿箱中，严格控制环境的湿度与温度，让溶液在水蒸气环境中缓慢干燥。
在干燥的过程中，挥发性的溶剂 DMF 逐渐挥发，而水蒸气作为乙基纤维素的非溶剂，慢慢扩散进入溶液内部，触发了非溶剂诱导的相分离。原本均一的溶液，自发分成了两层：表面形成了一层几百纳米厚的致密薄层，而内部则形成了带有分级多孔结构的厚底层。整个过程完全是自发的，不需要人为去分层加工，仅仅通过控制干燥的条件，就能让材料自己完成分层，这也是这项研究最核心的创新之一。
来源：Nature Energy 2026 相关研究论文
为了验证这个双层结构的形成，研究团队利用扫描电子显微镜（SEM）对涂层的截面进行了观测，清晰看到了顶层的致密薄层和底层的多孔层的分界；同时借助X 射线纳米计算机断层扫描（nano-CT），重构了底层的三维结构，证实了底层存在 100nm 到 8.5μm 的分级多孔结构 —— 这种大小不一的孔隙，刚好可以散射整个太阳光谱的太阳光，把绝大多数的阳光都反射回去，不让它转化成热量，完美满足了辐射制冷对高太阳反射率的要求。
顶层的那层几百纳米的致密薄层，就是用来产生颜色的关键。团队通过调节前驱体的浓度，就能精准控制顶层的厚度，而不同的厚度，会让太阳光在薄层的上下表面反射时，发生薄膜干涉：不同波长的光，会因为干涉效应，有的被增强，有的被抵消，最终就呈现出了不同的颜色。
这种结构色，完全不需要添加任何颜料或者染料，也就不会有额外的光吸收！完美解决了彩色涂料吸光生热的老问题，真正做到了加颜色却不牺牲制冷性能。
来源：Nature Energy 2026 相关研究论文
为了搞清楚这个颜色的来源，研究团队做了详细的光学表征：他们使用角度分辨光谱仪，测试了不同入射角下的反射光谱，发现随着入射角的变化，反射峰出现了明显的红移，这正是薄膜干涉的典型特征；同时搭配光学显微镜拍摄的涂层显微图像，证实了这些鲜艳的颜色，完全来自顶层的干涉效应，而且颜色只存在于顶层，完全不会影响底层的制冷性能。
除此之外，团队还使用紫外 - 可见 - 近红外分光光度计，测试了涂层在整个太阳光谱范围内的反射率，最终测得最优样品的太阳反射率高达 97.0%—— 也就是说，绝大多数的太阳光都被反射回去了，几乎不会被吸收产生热量，这个数据远超之前所有的彩色辐射制冷材料。
同时，他们利用傅里叶变换红外光谱仪，表征了涂层在长波红外区域的发射能力，发现乙基纤维素本身的分子键振动，刚好在 8-13μm 的大气透明窗口内有很强的吸收 / 发射峰，这意味着涂层可以高效地把自身的热量，以红外辐射的形式发射到外太空，最终涂层的红外发射率可达 0.92，完美满足辐射制冷的要求。
为了验证实际应用中的性能，团队在香港的屋顶进行了连续 5 天的实地测试。他们通过热电偶温度传感器实时记录样品的温度，同时搭配太阳辐照计和温湿度传感器，同步监测环境的太阳辐照度、温湿度数据，确保测试的准确性。
来源：Nature Energy 2026 相关研究论文
结果让人惊喜：在正午 12 点到 14 点，太阳辐照度达到 800W/m² 的时候，绿色的 BCEC 涂层，最大可以比环境温度低 9℃！即使在相对湿度高达 70% 的潮湿环境下，依然能实现 3.7-4.3℃的亚环境降温，完全没有因为高湿度就失去制冷能力。
对比之下，商用的彩色涂料，在同样的环境下，因为吸收了太阳光，温度反而比环境高很多，BCEC 涂层比它最多能低 20℃！就连之前的荧光基彩色制冷涂层，性能也远不如它。
团队还测试了材料的长期耐久性：他们把样品放入紫外老化试验箱中，在 100W/m² 的紫外强度下连续照射 1440 小时，这相当于正常户外环境下近 4 年的日晒，结果发现涂层的颜色和光学性能几乎没有变化，而商用的彩色涂料早就出现了明显的褪色。
更重要的是，这种涂层是用生物质来源的乙基纤维素做的，不仅环保，还能完全回收：只要把旧的涂层磨碎、溶解，就能重新做成新的涂层，性能完全不受影响。而且它的成本很低，每平米只要 6 美元左右，比之前的荧光彩色涂层便宜了近 4/5，在香港的话，仅仅 5 个月就能收回涂层的成本，非常适合大规模推广。
总的来说，香港城市大学雷党愿团队研发的BCEC双层彩色涂层，用一步刮涂的简单工艺，实现了“颜值与制冷”的完美兼顾——顶层靠薄膜干涉呈现多彩结构色，底层凭分级多孔结构实现高效辐射制冷，搭配多种专业仪器的精准表征与测试，证实其不仅拥有97.0%的超高太阳反射率和显著降温效果，还具备环保可回收、成本低廉、耐久性强的优势。这项登载于《Nature Energy》的成果，既解决了传统辐射制冷材料外观单调的痛点，又简化了制备工艺、降低了推广成本，为被动辐射制冷技术走进实际建筑应用、助力低碳降温提供了全新可能。
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