随着全球变暖趋势的加剧，夏季气温升高的现象越来越明显。持续的高温不仅对人类健康产生负面影响，还会降低人体的舒适度，严重影响日常生活和工作效率。目前，空调等传统制冷设备被广泛用于缓解高温带来的不适用。然而，这种依赖电力的降温方式也导致化石燃料消耗大幅增加，不仅加剧了能源危机，还造成温室气体排放持续上升，进一步加剧了全球温室效应。
被动日间辐射冷却（PDRC）是一种利用地球表面发出的热辐射和太阳辐射，通过特定的设计和材料将热量通过大气透明窗口（8–13μm）传递到太空，从而降低物体表面温度的技术。该技术环保、可持续，无需外部能源输入，是一种自然冷却方法。作为一种不消耗燃料的被动技术，辐射冷却为解决全球范围内的能源短缺和环境污染问题开辟了新的途径。冷却涂层具有良好的延展性，可广泛应用于建筑外墙、汽车车身、工业设备等多种基材上。近年来，通过开发不同材料和结构设计的辐射冷却器，被动日间辐射冷却技术取得了前所未有的进展，如光子晶体、分层多孔结构、混合超材料、聚合物材料等。
然而，根据现有的研究，目前大多数辐射冷却材料存在制备工艺复杂、难以大规模生产、性能不稳定等缺点。此外，一些冷却材料极易受到环境因素的影响，如紫外线、雨水、灰尘等，这会对冷却性能造成不可逆的损害。因此，为了提高辐射冷却材料在特定场景中的适用性和户外稳定性，有必要继续探索具有自清洁能力、高适用性和高化学稳定性的辐射冷却材料。
使用十六烷基三甲氧基硅烷（HDTMS）对二氧化钛颗粒进行表面改性是一种常见且有效的表面功能化策略。HDTMS中的长链烷基（十六烷基）会在TiO2表面形成致密的低表面能层，将材料从亲水性转变为高度疏水性。这使得制备的涂层具有自清洁性能，水滴在表面容易滚落并能够去除灰尘和污染物。同时，它还能减少雨水和露水的附着力，保持干燥的表面状态，从而更稳定地保持其高太阳反射率和红外发射率。改性后的TiO2颗粒表面从极性变为非极性，能够有效提高TiO2颗粒在有机溶剂中的分散性，减少团聚现象，使其更容易形成均匀稳定的复合材料。同时，硅烷层通过Si-O-Ti共价键牢固地结合在一起，形成保护膜，能够减少TiO2与环境中的腐蚀性物质（如酸雨）的直接接触。此外，致密的有机层可以屏蔽TiO2表面上的一些活性位点，降低其光催化氧化能力。这反过来又保护了与之结合的有机基质免受光降解，并延长了材料的使用寿命。
近期，南京林业大学蔡亚辉团队、中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所、苏州科技大学等通过一步法，成功开发了一种多功能疏水多孔日间辐射冷却涂层。
采用十六烷基三甲氧基硅烷（HDTMS）改性的二氧化钛（TiO2）为原料，通过一步法制得PVDF-HFP/TiO2-HDTMS涂层。
所制得的涂层具有优异的太阳反射率（89.4%）、红外发射率（0.96）和冷却功率（102.47 W/m2），在太阳辐射强度为940 W/m2时，平均冷却温度低于环境温度10.48±0.83°C。此外，该涂层还具有收集雾水的能力。更重要的是，该涂层具有优异的自清洁性能、化学稳定性、抗老化性、机械稳定性和对多种基材的适应性（如玻璃、木材和铝板等），使其应用范围更加广泛。
本研究制备方法简单，无需复杂设备，在建筑制冷领域具有广阔的应用前景。
TiO2-HDTMS涂层反射机理图。(a)TiO2-HDTMS制备工艺；(b)改性TiO2涂层的冷却机制；(c)冷却涂层的自清洁过程。
相关研究成果以“Multifunctional silane-modified titanium dioxide coatings integrating radiant cooling and fog-water harvesting for all-day building energy conservation”为标题发表在《Construction and Building Materials》上。
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