在全球气候变暖和“双碳”目标背景下，发展不依赖外部能源输入、无温室气体排放的被动冷却技术具有重要战略意义。被动日间辐射冷却（PDRC）通过将太阳光（0.3-2.5 μm）高效反射回太空，同时利用大气窗口（8-13 μm）将自身热量辐射至寒冷外太空，从而实现零能耗降温。气凝胶材料因具有超低密度、高孔隙率和低热导率等特性，在被动冷却领域展现出独特优势，但传统纤维素气凝胶力学性能薄弱、弹性回复性差，严重制约了其实用化进程。
刘向东团队在 Journal of Applied Polymer Science 上报道了一种通过简易溶液混合、定向冷冻和冷冻干燥工艺制备的水性聚氨酯（WPU）/羧化纤维素纳米晶（cCNC）复合气凝胶。研究团队引入了3-氨丙基三乙氧基硅烷（APTES）作为交联剂，在cCNC与APTES之间形成Si–O–C化学交联，同时纤维素表面丰富的羟基与WPU链段之间形成密集氢键网络，构筑了刚柔并济的三维多孔骨架。这一策略有效解决了纤维素气凝胶脆性大、弹性回复差的关键难题—经APTES改性后，气凝胶在30%应变下循环压缩20次的最大应力保持率达88.0%，显著优于未改性样品的83.2%，且经100次弯折-展开循环后仍无裂纹产生，展现出优异的柔韧性与抗疲劳性能。
在光学性能方面，该复合气凝胶白色基底与丰富的微米级孔隙（平均孔径11.7 μm）协同增强了太阳光散射，在紫外-可见-近红外波段（0.2–2.5 μm）实现了87%的反射率；同时，气凝胶内部化学键（如Si–O–C）的振动赋予其在大气窗口（8–13 μm）高达93.6%的发射率。凭借定向冷冻构筑的取向孔道，该气凝胶展现出各向异性的热传导特性，轴向和横向热导率分别为0.046和0.060 W/mK。在模拟太阳光（100 mW/cm²）照射下，覆盖轴向和横向气凝胶样品的PMMA箱体相较于未覆盖样品，内部温度分别降低12.9 °C和13.4 °C，降温效果显著优于商用聚乙烯发泡材料（EPE）。户外实测也证实其升温幅度（仅9.5 °C）远低于玻璃、EPE、羊毛和纸张等对照材料。
该气凝胶兼具高太阳反射率、高大气窗口发射率和低热导率，将被动辐射冷却与隔热保温功能合二为一，在建筑节能、冷链运输、户外设备热管理等领域具有广阔应用前景。这一工作为开发工艺简单、成本低廉、性能优异的多功能气凝胶冷却材料提供了新思路。研究得到国家自然科学基金（22175171）、吉林省人才计划（20240602112RC）、吉林省创新创业人才项目（2023QN04）及吉林省自然科学基金重点专项（SKL202302036）等资助。
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