隨著全球變暖的加劇，高溫干旱天氣頻發。持續性的高溫干旱環境使農作物長期處于熱應激狀態，從而影響農作物產量。微霧噴淋、濕簾風機等傳統的降溫方式往往需要消耗大量能源和水，因此需要提出一種被動式降溫節水策略來優化農作物生長的局部環境。
 

　　近日，中國科大光學與光學工程系劉文教授、李明特任副研究員課題組提出一種基于聚合物多層干涉原理的光譜選擇性輻射冷卻膜(PMF-RC膜)。PMF-RC膜由兩個不同的聚合物多層膜系和一種透明聚合物輻射制冷材料組成，可選擇性地透過用于農作物生長的光合有效輻射，反射植物葉片利用率較低的綠光和近紅外光，并具有優異的輻射制冷性能，實現了零能耗降低空氣溫度、土壤溫度和土壤水分蒸發量，并顯著提升了高溫環境下作物的產量。相關成果以“A Low-Cost and Large-Scale Producible Polymer Multilayer Radiative Cooling Film for Reducing Plant Heat Stress”為題發表在《ACS Photonics》上。
 

圖1. PMF-RC膜的原理和結構示意圖
 

　　在戶外測試中，相較于傳統的覆蓋農膜(PE膜)和露天環境，PMF-RC膜覆蓋后使空氣溫度下降了2.3-5.0℃、土壤表面以下3厘米處的溫度下降了2.1-4.1℃、土壤水分蒸發量下降了11.2-32.4%。在實際的作物種植實驗中，PMF-RC膜下生長的落葵、意大利生菜和中國小青菜的產量均有1-3倍的提升。相較于傳統的真空鍍膜技術，PMF-RC膜采用微納層疊多層共擠技術制備，具有顯著的成本優勢和更快的制備速度。除此之外，PMF-RC膜具有優異的耐老化性能和力學性能，十分適合在溫室農業生產中廣泛應用。本研究促進了聚合物輻射制冷材料在農業種植領域大規模實際應用的進程。
 

圖2.種植實驗結束時各種作物的生長狀況
 

　　中國科學技術大學碩士研究生蔣樹寶為論文第一作者，劉文、李明為共同通訊作者。該工作得到了國家重點研發計劃項目、中央高校基本研究基金和安徽省重點研發計劃項目的資助。