日间辐射制冷材料研究进展

摘要

辐射制冷是一种备受关注的新型降温方式,该方式利用大气透明窗口(ATW)向外太空辐射传热,实现被动降温。一般日间辐射制冷材料应在8~13μm波段内具有高发射率,在太阳光谱波段吸收率低于5%。辐射制冷研究可以绿色低耗的方式为建筑节能、服饰降温、冷藏冷凝、电池降温等提供方案,有着广阔的应用前景。如何使辐射材料较好地匹配理想辐射光谱是目前最主要的问题。近年来研究者多从辐射材料结构入手,在提高8~13μm窗口波段发射率的同时,通过构建具备光子带隙或发生Mie散射的结构等方式,减少太阳辐射吸收,并取得了显著成果。通过高聚物掺杂纳米粒子、不同折射率材料堆叠等结构设计,使辐射制冷材料的红外选择性得到了显著提升。一些高聚物在8~13μm波段内具有高发射率,同时可有效隔绝体系外的热量输入。将高聚物与发射光谱互补的掺杂纳米粒子相结合,可覆盖整个目标波段,提高其制冷性能。层堆叠模式参考了光子晶体阻断特定波长电磁波传播的特性,设计了不同折射率层交替排列,在不影响高发射层向外辐射红外能量的同时降低了材料对太阳光的吸收。本文主要综述了近年日间辐射制冷材料的研究进展,按其结构形态,将前沿辐射制冷材料分为薄膜类、涂层类、织物类和块材类,并阐述了辐射制冷器在建筑、电池降温等方面的实际应用。