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。
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。该工作以《高性能辐射冷却防晒霜（A High-Performance Radiative Cooling Sunscreen）》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。该研究工作得到了国家自然科学基金和国家重点研发计划的支持。
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
该工作是团队近期关于辐射制冷相关研究的最新进展之一。辐射制冷目前是一个被热切关注的领域，如何既能大规模商业化又能保持高效的户外降温效果是该研究领域的一个难题。在过去的两年中，团队制备了一系列关于辐射制冷织物的纳米材料（Nat. Sustain. 2023, 6, 1446-1454），并通过实验证明了在极度干旱环境下通过对第二大气窗口进行调控可达到的制冷效果。（Nat. Commun. 2024, 15, 815）。
原文链接：
https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.4c04969
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