北京化工大学发表于《Advanced Functional Materials》，论文题目为《Phase-Change Microcapsules Enable Polyoxymethylene-Fiber-Based Aerogels With Enhanced Sub-Ambient Radiative Cooling and All-Day Thermal Management》。（相变微胶囊使多氧亚甲基纤维气凝胶成为可能，具备增强的亚环境辐射冷却和全天热管理）。

本研究制备了一种由聚甲醛纤维气凝胶外层与海藻酸钠基相变微胶囊气凝胶内层构成的双层复合气凝胶，外层实现 93.53% 太阳光平均反射率与 96.11% 大气窗口红外发射率，兼具阻燃特性，内层具备 159.8 J g⁻¹ 高潜热与 0.0678 W m⁻¹ K⁻¹ 低导热系数；借助辐射冷却、隔热与相变储热的协同效应，该复合材料在白天可实现‑18.3 ℃的最大亚环境降温，夜间可产生 + 9.3 ℃的温升以抑制过冷，相比无微胶囊对照组热管理性能显著提升，白天净冷却功率可达 136.05 W m⁻²；建筑仿真表明该材料应用于围护结构可实现超过 19.4% 的制冷节能率，在我国不同气候区域均展现出应用潜力，不过该材料仍有待开展耐候、大规模制备等工程化研究，为建筑无源全天候热管理提供了可持续的新材料方案

图 1 (a) 用于辐射冷却的双层气凝胶复合材料的设计及其工作原理；(b) 双层气凝胶复合材料制备流程。

图 2 (a) 纯海藻酸钠 (SA) 气凝胶、(b) 60 wt.% 聚甲醛 (POM) 的 POM/SA 气凝胶扫描电镜图；纯 SA 气凝胶与 POM/SA 气凝胶的 (c) 太阳光反射率、(d) 中红外发射率；纯 SA 气凝胶与 POM/SA 气凝胶在 0.3‑2.5 µm 波段的 (e) 平均反射率、(f) 大气窗口 (8‑13 µm) 内平均发射率；40 wt.% 二氧化硅 (SiO₂) 的 POM/SA/SiO₂气凝胶：(g₁) 示意图、(g₂‑g₄) 扫描电镜图；(h) POM/SA 气凝胶与 40 wt.% SiO₂的 POM/SA/SiO₂气凝胶孔隙率；(i) POM/SA/SiO₂气凝胶密度；(j) 40 wt.% SiO₂的 POM/SA/SiO₂气凝胶置于叶片上的漂浮演示；(k) POM/SA/SiO₂气凝胶的导热系数。

图 3 POM/SA/SiO₂气凝胶的 (a) 太阳光反射率与中红外发射率；(b) 平均反射率；0.3‑2.5 µm 波段下，(c₁) POM/SA 气凝胶、(c₂) POM/SA/SiO₂气凝胶散射效率随孔径变化的模拟结果；(d) 40 wt.% SiO₂的 POM/SA/SiO₂气凝胶的 CIE 色度坐标图；(e) POM/SA/SiO₂气凝胶在大气窗口 (8‑13 µm) 内平均发射率；(f) POM/SA/SiO₂气凝胶微结构与特征化学键振动引发光散射、红外辐射的原理示意图；(g) 纯 SA 气凝胶、60 wt.% POM 的 POM/SA 气凝胶、40 wt.% SiO₂的 POM/SA/SiO₂气凝胶的垂直燃烧测试实拍图；(h) POM/SA/SiO₂气凝胶阻燃机理示意图。

 图 4 95 wt.% 相变微胶囊 (MEPCM) 的 SA/MEPCM 气凝胶：(a) 径向、(b) 轴向截面示意图与对应扫描电镜图；MEPCM 含量分别为 (S0) 0 wt.%、(S1) 80 wt.%、(S2) 85 wt.%、(S3) 90 wt.%、(S4) 95 wt.% 的 SA/MEPCM 气凝胶的 (c) 密度、(d) 导热系数；(e) 相变微胶囊 MEPCM 扫描电镜图；80 ℃等温加热条件下，(M0) 纯正十八烷、(M1) MEPCM 的 (f) 形态稳定性测试实拍；(g) SA/MEPCM 气凝胶中 MEPCM 形态稳定机理示意图；(h) 95 wt.% MEPCM 的 SA/MEPCM 气凝胶、(i) 纯 MEPCM 的差示扫描量热曲线及相变特征参数。

图5 (a₁) 双层气凝胶复合材料结构示意图；(a₂,a₃) 双层气凝胶复合材料内外层界面处扫描电镜图；(b) 双层气凝胶复合材料置于叶片上的漂浮演示；(c) 测试装置示意图；不同厚度 (1、2、3、4 cm) 双层气凝胶复合材料在 1 kW・m⁻² 模拟太阳光照射 2.5 h 后自然冷却过程的 (d) 亚环境温度变化曲线；(e) 辐射冷却性能户外测试装置实拍；2025‑09‑23 00:00 至 2025‑09‑24 00:00 北京户外实测：不同厚度双层气凝胶复合材料的 (f) 亚环境温度变化曲线、(g) 对应温差；含 / 不含 MEPCM 的双层气凝胶复合材料，经 1 kW・m⁻² 模拟太阳光照射 3 h 后自然冷却的 (h) 亚环境温度变化曲线；2025‑09‑23 00:00‑24 00:00 北京户外实测：含与不含 MEPCM 双层气凝胶复合材料的 (i) 亚环境温度变化曲线、(j) 对应温差。。

图 6 双层气凝胶复合材料 (a) 白天、(b) 夜间净冷却功率；(c) 双层气凝胶中 MEPCM 组分的热缓冲工作原理；5‑9 月，基准建筑与采用双层气凝胶复合材料建筑的制冷能耗与节能量：(d) 北京地区、(e) 国内 15 座城市；(f) 采用双层气凝胶复合材料建筑的制冷节能量分布图，展示该材料在温暖月份下全国范围的节能潜力。

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