中国科大提出用于缓解农作物热胁迫的被动式辐射冷却策略

来源：中国科学技术大学时间：2025-02-05 19:00:14

随着全球变暖的加剧，高温干旱天气频发。持续性的高温干旱环境使农作物长期处于热应激状态，从而影响农作物产量。微雾喷淋、湿帘风机等传统的降温方式往往需要消耗大量能源和水，因此需要提出一种被动式降温节水策略来优化农作物生长的局部环境。

近日，中国科大光学与光学工程系刘文教授、李明特任副研究员课题组提出一种基于聚合物多层干涉原理的光谱选择性辐射冷却膜（PMF-RC膜）。PMF-RC膜由两个不同的聚合物多层膜系和一种透明聚合物辐射制冷材料组成，可选择性地透过用于农作物生长的光合有效辐射，反射植物叶片利用率较低的绿光和近红外光，并具有优异的辐射制冷性能，实现了零能耗降低空气温度、土壤温度和土壤水分蒸发量，并显著提升了高温环境下作物的产量。相关成果以“A Low-Cost and Large-Scale Producible Polymer Multilayer Radiative Cooling Film for Reducing Plant Heat Stress”为题发表在《ACS Photonics》上。

图1. PMF-RC膜的原理和结构示意图

在户外测试中，相较于传统的覆盖农膜（PE膜）和露天环境，PMF-RC膜覆盖后使空气温度下降了2.3-5.0℃、土壤表面以下3厘米处的温度下降了2.1-4.1℃、土壤水分蒸发量下降了11.2-32.4%。在实际的作物种植实验中，PMF-RC膜下生长的落葵、意大利生菜和中国小青菜的产量均有1-3倍的提升。相较于传统的真空镀膜技术，PMF-RC膜采用微纳层叠多层共挤技术制备，具有显著的成本优势和更快的制备速度。除此之外，PMF-RC膜具有优异的耐老化性能和力学性能，十分适合在温室农业生产中广泛应用。本研究促进了聚合物辐射制冷材料在农业种植领域大规模实际应用的进程。