中国计量大学傅继澎等团队Cell Press Blue：全彩多孔复合涂料实现高效日间辐射制冷

物质科学

在建筑节能与城市美学需求同步增长的背景下，如何让辐射制冷材料摆脱单一白色外观，同时保持较高的太阳反射与红外辐射能力，仍是实际应用中的重要挑战。2026年9月30日，傅继澎、马耀光、张洪杰、毛河光等作者团队在Cell Press细胞出版社旗下开放获取期刊Cell Press Blue发表题为“High-performance and aesthetically versatile full-color porous composite paints for daytime radiative cooling”的研究论文，提出全彩多孔颗粒复合涂料设计，实现颜色呈现、日间辐射制冷与隔热性能的协同调控。

文章亮点

建立可见光选择性吸收呈色、近红外高反射阻热和中远红外高发射散热的光谱解耦策略，并通过稀土颜料与颗粒--孔隙协同散射构筑黄、绿、黑、蓝、橙、红六色辐射制冷涂料；

黄色Yellow-PPC（LSSO）太阳反射率达86%、近红外反射率达92%、大气窗口长波红外发射率达96%，户外模型内部温度较同色商业涂料最高降低11.7 °C；

涂层兼具低热导、柔性、疏水自清洁和耐候性能，并实现单批公斤黄色颜料的实验室制备，展现建筑围护结构应用潜力。

文章简介

建筑运行能耗约占全球总能耗的重要部分，空调制冷是夏季用能的重要来源。被动日间辐射制冷材料可反射太阳辐射，并在8-13 μm大气窗口向外释放热量，为建筑提供无需额外能源输入的热管理方案。然而，现有高性能材料多采用白色高反射表面，难以满足多样化建筑的色彩需求；传统染料容易吸收近红外光，结构色方案则受制于复杂制备和角度依赖。彩色外观与制冷性能之间的矛盾，成为材料走向应用的关键瓶颈。

针对这一问题，研究团队提出全彩多孔颗粒复合涂料（full-color porous particle composite paints, FC-PPC）设计。该体系以稀土功能颜料的本征电子跃迁选择性吸收可见光，从而产生颜色；同时利用微米、亚微米颗粒和聚合物内部空气孔隙形成多尺度散射网络，增强太阳光谱范围内的宽带Mie散射。团队由此获得黄色、绿色、黑色、蓝色、橙色和红色六种涂料。

以性能最优的黄色体系为例，团队在La2S3中引入Sn，使材料在蓝光区域产生选择性吸收，使材料颜色为目标黄色；随后在La2S3:0.03Sn颗粒表面包覆SiO2，构筑La2S3:0.03Sn@SiO2核壳颗粒（LSSO）。约0.4-1.6 μm的分级粒径覆盖不同太阳波段的散射需求。LSSO颗粒与P(VdF-HFP)结合后，相转化过程形成大量微纳孔隙，颗粒散射与孔隙散射协同提升太阳反射，同时保留长波红外高发射能力（图1）。

光谱测试显示，黄色Yellow-PPC（LSSO）的太阳反射率、近红外反射率和大气窗口长波红外发射率分别达到86%、92%和96%。对于另外五种颜色，涂层在可见光区域与同色商业涂料具有相近视觉效果，但在近红外区域表现出更高反射率。由于深色需要吸收更宽的可见光谱，不同颜色的太阳反射率仍存在差异，例如绿色为62%、黑色为25%，说明颜色深浅与整体太阳反射之间仍需权衡（图2）。

户外测试进一步验证了材料的热管理能力。在杭州连续48小时实验中，黄色LSSO涂覆模型的内部温度较黄色商业涂料模型最高降低11.7 °C；当正午太阳辐照度接近1000 W/m2时，二者温差仍超过6 °C。红外灯实验将近红外反射的贡献单独呈现：在800 W/m2照射下，黄色LSSO、LS和商业涂层的稳态表观温度分别为29.6、31.2和39.9 °C，与LSSO体系更高的近红外反射率相一致。上述温差均为相对对照样品的差值（图3）。

多孔结构还赋予涂层较低的热导率。在1 °C环境中，将模型内部加热至25 °C，黄色LSSO涂覆模型消耗1980 J，商业涂料模型和空白模型分别消耗2700 J和2730 J；约0.08 W/(m·K)的热导率有助于抑制热量向寒冷环境传递。在60 °C环境中，LSSO涂覆模型升温更慢，显示出延缓外部热量传入的能力（图4）。

黄色LSSO涂层的水接触角达到137.5°，并表现出柔性与水洗自清洁能力。经酸、盐和水环境处理后，涂层仍保持较高太阳反射率；在5 W/m2紫外照射720小时后，太阳反射率由86%降至77%，未观察到开裂、粉化或起泡。EnergyPlus四层公寓模型显示，在所研究的16个美国代表城市中，该涂层均具有冷却节能潜力，预测最高年冷却能耗降低为15.84 MJ/m2。该模拟结果仍需在真实建筑中进一步验证（图5）。

总体而言，该工作将稀土颜料的光谱选择性、核壳颗粒的宽带散射和多孔聚合物的隔热特性结合起来，在六种颜色中实现了辐射制冷性能与建筑美学的兼顾。公斤级黄色颜料制备及多功能涂层测试，也为后续工艺放大和建筑围护结构应用提供了研究基础。

图1. FC-PPC涂料的设计原理、微观结构与光谱性能。

稀土颜料通过选择性可见光吸收呈色，分级颗粒和微纳孔隙共同增强太阳光散射；黄色LSSO体系实现86%的太阳反射率和96%的大气窗口长波红外发射率。

图2. 黄色及多颜色FC-PPC涂料的户外制冷性能。

杭州连续48小时测试中，黄色LSSO涂覆模型内部温度较同色商业涂料最高降低11.7 °C；其余颜色在保持相近视觉效果的同时，具有更高的近红外反射能力。

图3. FC-PPC涂料在太阳光与红外灯照射下的热成像。

800 W/m2红外灯照射下，黄色LSSO、LS和商业涂层的稳态表观温度分别为29.6、31.2和39.9 °C；多颜色样品的户外热成像同样显示出相对商业涂料的降温优势。

图4. FC-PPC涂料在低温与高温环境中的隔热表现。

在1 °C环境中，黄色LSSO模型加热至25 °C所需能量为1980 J；在60 °C环境中，其升温速率较慢，体现多孔涂层抑制热传导和延缓温度变化的能力。

图5. FC-PPC涂料的疏水自清洁性能与建筑节能潜力。

SiO₂包覆使黄色涂层水接触角由84.5°提高至137.5°。EnergyPlus模拟显示，黄色LSSO涂层在所研究城市均具有冷却节能潜力，最高预测值为15.84 MJ/m2·年。

作者专访

Cell Press细胞出版社特别邀请论文作者傅继澎进行了专访，为大家做进一步的深入解读。

CellPress：

请简要概述这项工作的亮点。

傅继澎：

本工作的核心亮点是建立可见光、近红外和中远红外的光谱解耦策略：利用稀土颜料的选择性可见光吸收实现全彩呈色，通过分级颗粒和空气孔隙的宽带散射提高近红外反射、减少太阳热输入，同时保留材料在中远红外波段的高发射能力，从而实现颜色、太阳反射和热辐射三个功能的分别调控。黄色体系实现了86%的太阳反射率和96%的大气窗口长波红外发射率，户外模型内部温度较同色商业涂料最高降低11.7 °C。材料还兼具隔热、柔性、疏水和自清洁性能。目前，团队已完成相关材料从实验室制备到规模化生产的工艺转化，实现了量产，并开发出相应的水性辐射制冷涂料产品，为后续建筑应用和市场推广奠定了基础。

CellPress：

研究过程中是否遇到了困难？团队是如何克服并顺利解决的？或是有任何有趣的故事可以与读者分享？

傅继澎：

研究中的主要挑战是如何平衡呈色所需的可见光吸收与辐射制冷所需的高太阳反射。团队从光谱选择性和结构散射两个层面展开设计：一方面通过稀土颜料的电子结构调节吸收波段，另一方面利用SiO₂包覆、0.4-1.6 μm分级粒径和聚合物微纳孔隙增强宽带散射。另一个难点是区分辐射调控与隔热对温度变化的贡献。为此，团队结合户外连续测试、红外灯实验以及1 °C和60 °C环境测试，从太阳光反射、近红外屏蔽和低热导三个方面进行验证，最终建立了材料结构、光谱性能与热管理效果之间的联系。在完成基础机理研究后，团队进一步围绕规模化制备和水性涂料体系开展工艺优化，使研究成果从实验室材料逐步转化为可量产的涂料产品。

CellPress：

团队下一步的研究计划是怎样的？

傅继澎：

下一步，团队将进一步优化深色体系的光谱选择性，提高黑色、蓝色等涂层的太阳反射能力，并系统研究颜料组成、粒径分布、孔隙结构和水性配方之间的协同关系。同时，团队将重点评估产品在紫外辐照、雨淋、污染和机械磨损等复杂环境下的长期耐久性与批次稳定性，并通过真实建筑外墙、屋顶及其他户外围护结构测试，验证其全年热管理和建筑节能效果，推动产品的规模化应用。

CellPress：

最后，是否可以与我们分享一下选择Cell Press Blue来发表这个工作的原因？

傅继澎：

Cell Press Blue关注具有跨学科价值和应用潜力的开放获取研究，与本工作的研究定位较为契合。这项工作连接了功能颜料、光谱调控、多孔材料与建筑热管理，既涉及颜色形成、光散射和传热机制，也实现了从材料设计、性能验证到量产及水性涂料产品开发的延伸，面向建筑节能与可持续发展的实际需求。我们希望借助Cell Press的科学传播能力和跨领域读者群体，将全彩辐射制冷涂料的设计思路及产业化探索介绍给更广泛的材料、能源和建筑研究者，并促进相关领域之间的交流与合作。

作者简介

傅继澎

博士

傅继澎（Jipeng Fu）：傅继澎，浙江金华人，博士毕业于中国科学院长春应用化学研究所和德国德累斯顿工业大学，师从张洪杰院士、李成宇研究员，曾在中国科学技术大学/中国工程物理研究院从事博士后研究。曾任职于德国德累斯顿工业大学、弗劳恩霍夫研究所、中国科学院及高新技术企业，并赴瑞士苏黎世联邦理工学院访学，获批法国国家科学研究中心和悉尼科技大学访问学者。主要从事稀土光电材料、绿色能源新技术、脑机神经诊疗及光电检测仪器研究，已在Chem、PNAS、Cell Press Blue、Advanced Functional Materials、Chinese Chemical Letters、Advanced Powder Materials、Carbon Energy、Chemical Engineering Journal等期刊发表SCI论文50余篇，授权中国发明专利十余项。担任Journal of Rare Earths、Microstructures等期刊青年编委及多本高水平国际期刊审稿人，主编《半导体物理与器件》教材，参编Wiley英文专著。入选林岛诺贝尔奖青年学者、中国计量大学“环宇创新”人才计划和青年人才托举工程；入选“2025年中国稀土十大科技新闻”，入选英国皇家化学会旗下JMCA、CC期刊“新锐科学家”榜单。

▌论文标题：

High-performance and aesthetically versatile full-color porous composite paints for daytime radiative cooling

▌论文网址：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S3051383926001258

▌DOI：

https://doi.org/10.1016/j.cpblue.2026.100127

原标题：《中国计量大学傅继澎等团队Cell Press Blue：全彩多孔复合涂料实现高效日间辐射制冷 | Cell Press对话科学家》

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