近期，中国科学院长春光学精密机械与物理研究所李炜研究员团队在《Science Advances》发表了题为 “Longwave-transparent low-emissivity material”的研究论文。团队提出了一种普适性全电介质长波透明低发射率设计方法，研发了长波透明低发射率材料（LLM），突破了传统低发射率材料在红外隔热保温与长波信号传输之间无法兼顾的固有瓶颈，实现了米级大面积制备，为智能建筑、冷链物流、无线通信融合应用提供了核心材料支撑。

低发射率（low-e）材料是建筑、冷链、交通运输等领域减少辐射热损耗、节约能源的关键材料。物体热量会以红外辐射的形式向外散失，低发射率材料能够高效反射红外热辐射，减少热量的辐射传递，从而在冬天减少室内热量外流、夏天阻挡室外热量进入，实现高效保温隔热。然而，现有低发射率材料均依赖金属组分，其本征的德鲁德色散特性会严重衰减无线通信、射频识别（RFID）、太赫兹等长波信号，导致节能建筑信号屏蔽、冷链包装无法实现无线射频识别与无创安检等问题。传统设计难以同时实现低红外发射率与高长波透过率，成为长期制约其在智能场景应用的技术瓶颈。

长波透明低发射率材料概念与设计原理图

长波透明低发射率材料设计原理

本研究建立了基于全电介质光子散射的通用设计策略，摒弃传统金属反射层，采用红外透明电介质微颗粒（研究中以海水淡化副产氯化钠微颗粒作为典型示例），通过米氏散射效应实现高效中红外反射，从而获得低发射率隔热性能；同时，材料整体呈现为长波电磁波的均匀透明介质，彻底避免金属带来的信号衰减，实现“隔热与透波”双重目标。

全电介质体系实现高效隔热与超宽带透波

为在保留低发射率的同时确保长波信号通畅，团队构建了多散射体全电介质复合体系：将尺寸优化的低损耗红外透明电介质微颗粒（如 NaCl、MgF₂、BaF₂等）分散于柔性高分子基体（SEBS），并采用纳米多孔聚乙烯（NanoPE）封装。该结构在太阳至中红外波段吸收近似为零，既通过微颗粒散射实现强红外反射，又对长波电磁波保持高透过率，突破了金属材料的性能限制。同时，材料经封装后具备优异的环境稳定性与机械耐久性，可长期作为建筑围护结构、冷链包装等使用场景的隔热层，满足实际应用需求。

长波透明低发射率材料规模化制备与性能测试

规模化制备与性能验证

基于刮涂法实现规模化制造，团队成功制备出 2 m×0.2 m 的大面积 LLM 薄膜。该薄膜表现出94.4% 的太阳反射率和85.2% 的中红外反射率，在 100 kHz 至 1.6 THz 超宽带范围内透过率超过 80%，全面覆盖 5G、Wi‑Fi、GPS、蓝牙、微波炉加热及太赫兹通信波段。实测结果显示，LLM 相比商用白漆节能最高达41.1%，相比传统低发射率材料节能10.2%，在冷热环境下均保持稳定的隔热性能，且无线与太赫兹信号传输几乎无损耗。

长波透明低发射率材料隔热性能测试

技术突破解锁多场景跨界应用

依托该创新方法与材料体系，研究团队成功验证了多项此前难以实现的跨界应用：在微波炉加热场景中，传统金属隔热膜会屏蔽微波导致无法正常加热，而该类材料可让微波顺利穿透，在保持优异隔热效果的同时提升加热效率，且容器表面不会出现过热发烫现象；在节能建筑领域，可在实现墙体保温隔热的同时，保障 5G、毫米波等高速无线信号无障碍穿透传输；在冷链物流环节，能够让保温包装在维持低温的前提下，完成 RFID 无线追踪与太赫兹无创安检；在无线能量传输与热管理方面，可同时满足电子设备、航天器等装备的隔热防护与无线充电需求。此外，该类材料全电介质无金属的特性，使其还能安全应用于药品、生物样品等辐射敏感物品的检测场景。

LLM的无线通信（24GHz通信系统）与能量传输性能演示

综合应用：冷链物流中的无线识别和太赫兹安检探测

本研究得到国家自然科学基金、中国科学院国际伙伴计划等项目的支持。长春光机所李炜研究员、李龙男研究员及东南大学崔铁军院士为本文的通讯作者，长春光机所博士研究生张玥、李龙男研究员和东南大学戴俊彦教授为本文的共同第一作者，上海理工大学朱亦鸣教授、东南大学程强教授、武汉纺织大学徐卫林院士等对本工作给予了重要指导帮助。

原文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aeb8872