5月23日，中国激光杂志社发布“2021中国光学十大进展”。经过评审委员会多轮遴选，浙江大学光电科学与工程学院童利民教授、郭欣副教授团队与合作者发现弹性冰单晶微纳光纤入选2021中国光学十大进展——基础研究类。学院马耀光研究员团队、华中科技大学陶光明团队与多家科研和产业单位基于形态学分级结构设计了无源降温光学超材料织物入选2021中国光学十大进展-应用研究类。
弹性冰单晶微纳光纤
冰是地球及很多地外天体表面最普遍、最丰富和最重要的物质之一。童利民教授、郭欣副教授团队改进了电诱导冰晶制备方法，成功生长了直径从800nm~10μm的高质量冰单晶微纳光纤，发明了一套低温微纳操控和转移技术，实现了液氮环境下微纳结构的灵活、精确操控。研究成果以“Elastic ice microfibers”为题，于2021年7月9日以研究长文（Research Article）发表在Science杂志。冰微纳光纤首次实现冰的接近理论极限的弹性弯曲，改变了人们对冰的认识；实现冰微纳光纤的低损耗光传输；发现弹性弯曲诱导相变现象，为冰物理研究提供新的实验方法。成果在Science发表以后被新华社、纽约时报、央视直播等报道，入选《科技日报》“2021年中国科技的重大突破”十项成果之一。
无源降温光学超材料织物
由于包括人体在内的常温地表物体的中红外辐射光谱与8-13 μm的大气透明窗口基本重叠，这使得利用外太空环境进行降温成为了可能。超材料织物正是基于辐射制冷的原理，通过形态分级的设计理念，使面向天空的地表物体可以通过大气透明窗口向宇宙辐射热量，将温度接近绝对零度的外太空作为一个“天然冷库”，从而实现零能耗降温。同时，超材料织物如同一个为太阳光精心设计的“迷宫”，光线散射拐弯后绝大部分都被反射出去，从而避免显著的升温。因此，在户外暴晒环境下，超材料织物就像一个空调，保持着物体与宇宙畅通的热交换通道，又像一面镜子，阻挡太阳辐射输入。基于上述设计，超材料织物实现了92.4%的太阳辐射反射率和94.5%的中红外发射率，且可为人体降温近5°C，为汽车模型内部降温近30 °C。
无源降温光学超材料织物示意图
无源降温光学超材料织物照片
超材料织物为人体降温效果图
