随着全球夏季高温天气的增多,尤其是2024年南亚地区超过50°C的极端高温,户外强烈的太阳辐射对人类健康构成了严重威胁。传统防晒产品通过吸收或反射紫外线(UV)来保护皮肤,但其对可见光和近红外光的高透射性,无法避免太阳辐射热对皮肤的加热,从而导致传统防晒霜在高温环境下难以维持人体表面温度的舒适性。辐射冷却技术作为一种零能耗的降温技术,能够通过大气窗口(8-13 µm)将热辐射传递到外太空,为人体热管理提供了一种新的可能性。
图5. RC 防晒霜的体内生物相容性。(a) 小鼠体内生物相容性实验的示意图。(b) 小鼠在 UV 照射前的照片。(c) 小鼠在 UV 照射后的照片。(d) 空白皮肤的染色切片图。(e) 使用 RC 防晒霜处理的皮肤的染色切片图。(f) 空白皮肤和使用 RC 防晒霜处理的皮肤的厚度比较。
该研究成功制备了一种兼具高紫外屏蔽和辐射冷却性能的防晒霜,表现出以下优异性能:
在紫外波段(0.2-0.38 µm)透射率为4.86%,太阳波段(0.38-2.5 µm)反射率达90.19%,中红外波段(8-13 µm)发射率为92.09%。
在各种夏季户外场景中,RC Sunscreen的皮肤表面温度相比裸皮肤降低4.2-6.0°C,相比传统防晒霜降低2.3-6.1°C。
显示出高稳定性(在强UV辐射下连续12小时性能无显著变化)、高水阻性(接触角达106°)和良好的生物相容性。
成本低廉,市场化潜力显著。
总的来说,该研究为将放射冷却技术应用于化妆品提供了新思路,对改善高温环境下的人体热管理具有重要意义。
论文信息:Xu J, Wu X, Li Y, et al. High-Performance Radiative Cooling Sunscreen[J]. Nano Letters, 2024. https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.4c04969
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