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隨著“碳達(dá)峰”、“碳中和”目標(biāo)的提出，零功輸入的輻射制冷作為一種綠色環(huán)保的節(jié)能技術(shù)受到了廣泛關(guān)注。由于具有結(jié)構(gòu)和化學(xué)穩(wěn)定性的優(yōu)勢，陶瓷成為輻射制冷領(lǐng)域的主流材料選擇之一。然而傳統(tǒng)陶瓷在功能一體化方面有所欠缺，其不能兼具“大氣窗口”(ATW：8-13 μm)高發(fā)射和近紅外(NIR：0.7-2.5 μm)太陽光高反射性能。已有研究表明摻雜固溶手段可提升ATW發(fā)射能力，但同時會降低禁帶寬度，弱化NIR反射能力。高熵新設(shè)計理念的出現(xiàn)突破了傳統(tǒng)摻雜改性策略的局限性，為材料開發(fā)和性能優(yōu)化提供了更多的可能性。同時稀土元素因其獨特的4f5d電子結(jié)構(gòu)，在紅外反射以及發(fā)射方面表現(xiàn)出卓越的性能優(yōu)勢。因此，結(jié)合多組元熵調(diào)控理念以及稀土元素的優(yōu)勢，有望實現(xiàn)對材料發(fā)射和反射性能兼容性的調(diào)控。

基于此，以國家“雙碳”戰(zhàn)略重大需求為牽引，中國科學(xué)院海西研究院廈門稀土材料研究中心楊帆課題組率先開發(fā)了新型高熵稀土錫酸鹽輻射制冷陶瓷材料。本項工作首次報道了通過多組元熵調(diào)控的設(shè)計策略，選擇較大半徑和質(zhì)量差異的稀土離子來有效增加固溶材料的晶格畸變效應(yīng)以及雞尾酒效應(yīng)，在有效提高材料的大氣窗口發(fā)射率的同時，可維持大的禁帶寬度以保持高的近紅外太陽光反射率。對標(biāo)已報道的元素設(shè)計類輻射制冷材料，新設(shè)計的高熵稀土錫酸鹽陶瓷在大氣窗口發(fā)射率(91.38%~95.41%)、近紅外太陽光反射率(92.74%~97.62%)、熱導(dǎo)率(1.080-1.619 W·m-1·K-1)及耐腐蝕耐候等綜合特性指標(biāo)上均處于領(lǐng)先水平。此外，將稀土高熵概念導(dǎo)入到輻射制冷材料的設(shè)計，為新興的高熵材料的應(yīng)用提供了新思路。

該成果以全文形式在SCI一區(qū)期刊《Journal of Advanced Ceramics》上(https://doi.org/10.26599/JAC.2024.9220884)發(fā)表，陳濤碩士研究生為第一作者，楊帆研究員為第一通訊作者，陳恒副研究員為第二通訊作者。本研究獲國家重點研發(fā)計劃項目、福建省自然基金項目、中國科協(xié)青年精英科學(xué)家資助計劃項目、廈門科技專項及中國稀土集團(tuán)的資助。