仿生超构光谱调控

1、光子晶体超材料

光子晶体是指具有光子带隙特性的人工周期性电介质结构，自然界中如蝴蝶翅膀、孔雀羽毛、金龟子外壳绚丽的颜色就是由于其光子晶体结构产生的结果色。团队致力于光子晶体超构材料的构筑性能方面的研究。针对传统光子晶体传感器难以检测分子尺寸和同系物的难题，设计一种MOF光子晶体，利用MOF孔的分子尺寸选择性和MOF孔道的化学环境与分子作用关系，通过研究光子晶体的峰位移动及恢复时间实现分子尺寸的选择性检测。

针对光子晶体的结构色可调控，同时反射峰宽与周期折射率相关，设计了一种半缝宽为8 nm的窄带光子晶体滤光片和利用特殊光学性能防伪。

2、抗反射超构表面

研发仿生蛾眼结构低反射CCD，将"鬼像"能量从10%降低到2%，成功解决传统CCD和镜筒表面减反多层膜热应力开裂、适应角度低、结合力差等技术难题，为风云卫星提供20余件光学元件。

3、辐射制冷涂层

辐射制冷是应对能源危机和环境挑战的零能耗却技术，可助力实现 "碳达峰、碳中和"的颠覆性科技。团队致力于开发新型微纳结构辐射制冷材料来提高能效和环境可持续性，并将辐射制冷材料与现有的制冷技术结合，探索如何在实际应用中实现最佳冷却效果。

受彩虹蜘蛛启发，利用微纳结构的光学衍射特性设制备基于SiO2多尺度微结构辐射制冷超材料。SiO₂微柱阵列可显著抑制 8-13μm 红外反射，并巧妙调控可见光空间分布，呈现出绚丽的色彩效果。实测数据显示，在阳光直射环境下，该超材料可使表面平均温度降低 7.1°C，既实现了日间辐射冷却效能的突破，又赋予冷却器独特的美学价值。

聚合物材料因成本低、易加工、兼具高反射与高红外发射率，成为辐射制冷领域热门。团队用静电纺丝制热塑性聚氨酯纳米纤维膜，经机械拉伸可切换辐射冷却与太阳光加热。针对聚合物紫外线老化问题，采用同轴电纺制备 BST@TPU 膜，以 BST 纳米棒为芯、TPU 为壳，利用其特性提升抗紫外线能力，补偿反射率，将膜使用寿命延长三倍。