英文原题：High-performance Radiative Cooling Sunscreen
通讯作者：张如范，清华大学
作者：Jiaqi Xu, Xueke Wu, Yunrui Li, Siming Zhao, Fan Lan, Aike Xi, Ya Huang, Yilin Ding
背景介绍
随着全球气候变化，极端炎热的天气越来越频繁。传统的防晒霜虽然可以保护皮肤免受紫外线的伤害，但在阳光强烈的夏季，它们无法有效减少皮肤的温度上升。如何在户外保护皮肤同时免遭高温和紫外线的伤害是急需解决的难题。
文章亮点
近日，清华大学张如范教授团队设计了一款具有高辐射冷却效果的防晒霜。该防晒霜根据米氏散射理论设计并制造，不仅能显著降低皮肤温度，还能有效地阻挡紫外线辐射。通过调整防晒霜在紫外光、可见光、近红外光和中红外光波段的透射、反射和发射特性，这种辐射冷却防晒霜（RC防晒霜）实现了高达90.19%的太阳光反射率和92.09%的中红外发射率，能够有效地将热量散发至外太空。在干热的北京和潮湿的海口环境中，RC防晒霜覆盖区域的温度比裸露皮肤低4.2至6.1℃，比常规有机和无机防晒霜覆盖区域分别低2.5至6.1℃，展示了其在多种环境中的显著冷却效果。RC防晒霜在UV稳定性、水抗性和经济性方面也表现出优异性能。RC防晒霜的SPF值高达51，远高于市场上部分防晒霜。此外，其对紫外线的屏蔽效果在持续12小时的UV辐射下几乎不变，具备良好的紫外稳定性和适应性。这种防晒霜不仅具备卓越的冷却效果，且制备成本较低，具有广泛的商业应用前景。该团队还测试了在小鼠皮肤上的保护效果。实验表明，RC防晒霜能够显著减少紫外线对皮肤的伤害，展示出良好的生物相容性和皮肤保护效果。
图1：防晒霜概念设计与冷却性能模拟
图2：RC防晒霜的表征与材料分析
图3：不同户外环境中的冷却性能测试
图4：RC防晒霜的综合性能测试
图5：RC防晒霜的生物相容性测试
总结/展望
研究团队利用米氏散射理论设计并制造了一种高效的辐射制冷防晒霜，为辐射制冷功能材料提供了一种新的应用方向，为辐射制冷材料未来的发展提供了新思路。
相关论文发表在Nano Letters上，论文第一作者为清华大学化工系张如范课题组研究助理徐佳琪，通讯作者为清华大学化工系张如范副教授。
通讯作者信息：
张如范 副教授
化工系教研系列副教授、特别研究员、博士生导师、国家高层次人才计划入选者、中国颗粒学会青年理事、中国化学会奖励推荐委员会委员、中国能源学会专家委员会委员、中国微米纳米技术学会青年工作委员会委员、中国材料研究学会高级会员、中国化工学会专业会员，SusMat、Carbon Energy、Carbon Neutralization、Particuology及Exploration青年编委。2005-2009年本科就读于中国石油大学（北京）化工学院，2009-2014年博士就读于清华大学化工系，2014-2017年在斯坦福大学材料系从事博士后研究，2018年加入清华大学化工系。主要从事纳米碳材料以及功能纳米材料的可控制备与性能表征及应用等方面的研究，取得多项突破性科研成果。在Science、Nature Nanotechnology、Science Advances、Nature Communications、Chemical Society Reviews、Journal of American Chemical Society、Accounts of Chemical Research、Accounts of Materials Research、Advanced Materials、Nano Letters、ACS Nano、Advanced Optical Materials、Small Methods、Science Bulletin、EcoMat等期刊发表论文84篇。申请发明专利12项；撰写学术专著7部。曾获侯德榜化工科学技术青年奖（2019）、中国化学会青年化学奖（2018）、《麻省理工科技评论》“35岁以下科技创新35人”（2018)、中国新锐科技人物（2018）、清华大学2020年春季学期在线教学优秀教师奖（2020）、2019国际化学元素周期表年《中国青年化学家元素周期表》入选者（2019）、教育部自然科学一等奖（2016）、清华之友-刘述礼育才奖（2021）、瑞士乔诺法（Chorafas）青年研究奖（2015）、教育部博士研究生学术新人奖（2012）等奖励。
课题组网站：
https://www.rufanzhang-group.cn
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Nano Lett. 2024, 24, 47, 15178–15185
https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.4c04969
Published November 15, 2024
Copyright © 2024 American Chemical Society
Editor-in-Chief
Teri W. Odom
Northwestern University
Nano Letters 旨在快速发布纳米科学和纳米技术领域基础研究、应用和新型研究成果。符合Nano Letters收录范围的文章应至少有两个不同领域或学科的融合。
2-Year Impact Factor
CiteScore
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9.6
16.8
29.1
