关键词：氨基封端聚二甲基硅氧烷（NH2–PDMS–NH2）、异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）、二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）、季戊四醇四（3-巯基丙酸酯）（PETMP）

Healable Thermoset Elastomeric Materials for Passive Radiative Cooling

Adv. Mater. 18 October 2026

https://doi.org/10.1002/adma.75417

一、研究背景

本研究构建了一种融合强弱氢键与动态共价键的交联热固性弹性基体，并复合SiO₂、TiO₂无机颗粒，通过涂层与刻蚀工艺制备出具有多级多孔微观结构的辐射制冷材料。动态相互作用赋予材料热诱导自修复性能，交联网络保障了材料的尺寸稳定性；无机颗粒与多孔结构的协同作用实现了光学特性的精准调控，使材料兼具高太阳反射率与红外发射率。该体系同时具备柔性拉伸、自修复与稳定制冷三大核心性能，可应用于建筑屋面、异形冷链表面等复杂场景。

二、实验部分

1、热固弹性基体的制备

以多异氰酸酯（MDI、IPDI）、氨基封端聚合物与PETMP交联剂为原料，在反应体系中同步构建强氢键、弱氢键及动态共价交联网络，制备得到动态交联热固性弹性基体。分子链上的动态作用位点为裂纹界面的再结合提供了结构基础，在加热条件下，动态键发生可逆解离-重组，从而实现材料的损伤自修复。

2、辐射制冷薄膜的制备

选取SiO₂、TiO₂两种无机颗粒作为光学调控填料，设计了三种结构方案：单一组分颗粒涂层、刻蚀多孔结构、二元颗粒复合多孔结构。将无机颗粒与弹性基体复合后，通过涂布与刻蚀工艺制备出具有微纳多孔多级结构的被动辐射制冷（PRC）薄膜，实现对薄膜太阳光散射反射性能与8–13 μm大气窗口红外发射性能的调控。

3、材料表征与性能测试

采用傅里叶变换红外光谱（FTIR）表征氢键与共价键结构；利用扫描电子显微镜（SEM）观测多孔微观形貌；通过紫外-可见-近红外光谱与傅里叶变换红外光谱测试材料的太阳反射率与红外发射率；通过力学拉伸测试表征材料的弹性与可拉伸性能；开展划痕修复实验，对比修复前后材料的光学与制冷性能；搭建户外测试平台，分别进行夏季屋顶降温实验与冬季冰样保冷实验，评估实际工况下的制冷效果。

三、结果与讨论

基体分子网络中，强弱氢键与动态共价键协同作用，形成多重可逆相互作用：常温下交联网络保持稳定，赋予材料弹性、抗蠕变性能与尺寸稳定性；加热时动态键被活化，断面处分子链发生扩散与相互作用重建，实现裂纹的自修复。

无机颗粒与多级多孔结构是材料光学性能的核心来源：SiO₂、TiO₂颗粒对可见光-近红外波段太阳光产生强米氏散射，抑制太阳热吸收；微纳多孔结构结合分子振动效应，增强材料在8–13 μm大气透明窗口的红外辐射发射能力，将热量向外层空间耗散。不同构筑方式（单颗粒、刻蚀多孔、二元复合）可灵活调控光学参数，适配不同使用需求。

损伤修复实验结果表明，薄膜发生划痕破损后，经加热修复，裂纹界面实现再结合，力学性能得到恢复，同时微纳光学结构复原，制冷性能无明显衰减，这一特性区别于传统不可修复的辐射制冷材料。户外示范验证显示，该薄膜贴附于建筑屋面时，可显著降低表面温度；包覆冰体时，能够减缓冰的融化速率，实现长效保冷，兼顾高温降温与低温保温两种应用场景。

该材料体系的优势在于基体为热固交联网络，相较于热塑性自修复材料，具有更优异的抗蠕变性能与耐温性；同时制备工艺简单，涂布与刻蚀路线易于放大，适合大面积工程应用，可适配平面、曲面等不规则基底。

四、结论

本研究开发了一种基于多重动态相互作用交联网络的可自修复热固性弹性被动辐射制冷薄膜。通过氢键与动态共价键的协同作用，实现了热固体系的可逆修复，同时保留了热固材料优异的尺寸稳定性；结合无机填料与多级多孔微纳结构，实现了高太阳反射率与长波红外发射率。材料在损伤修复后制冷性能可有效恢复，在夏季建筑降温、冬季冰品保冷场景均表现出良好的应用效果。本研究突破了传统辐射制冷材料柔性、稳定性与可修复性难以兼顾的矛盾，为面向工程应用的长效柔性辐射制冷材料提供了新的设计策略。

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