科学家提出辐射制冷解决方案，推动辐射制冷从实验室向产业化发展

在全球能源危机和气候变化的双重挑战下，辐射制冷技术作为一种创新的被动冷却方法，受到了来自科研界和工业界的广泛关注。

辐射制冷技术是通过控制物体表面的光学特性，使其能够反射太阳光热，并利用大气窗口向高空持续热辐射，从而有效降低表面温度，实现建筑、车辆、设备和个人穿戴面料等在零能耗情况下的冷却效果。

该技术有望减少空调等冷却设备的能源消耗，降低户外设备因高温产生的损耗和风险，为应对全球气候变暖和提高能源效率提供了一种有前景的解决方案。

在以往的研究中，尽管科学家们开发了各种形式的光学表面，并在实验室阶段取得了显著的冷却效果，但在实际应用中仍然面临诸多挑战。

例如，提高光学效率、保持外观、管理过度冷却、提高耐用性以及实现可扩展的制造工艺等。

基于此，香港科技大学研究助理教授林崇佳、黄宝陵教授和浙江大学李洋研究员课题组合作发表综述论文，通过分析辐射制冷技术的光学原理、环境适应性和可制造性等方面，介绍了辐射制冷技术的潜在应用，并梳理了该领域在实际应用中面临的各种挑战。

此外，该研究还系统地评估各种解决方案，并分析了每种方法的特点和有效性，为推动辐射制冷技术从实验室向产业化发展提供指导。

日前，相关论文以《将辐射制冷技术推向实际应用领域》（Pushing Radiative Cooling Technology to Real Applications）为题发表在Advanced Materials[1]。

香港科技大学研究助理教授林崇佳是第一作者，博士后李柯桥和李梦是共同一作，浙江大学李洋研究员和香港科技大学黄宝陵教授担任共同通讯作者。

该课题组结合实验室和产业化的经验，以解决实际应用问题为出发点，提出了一系列解决方案。

第一，在提高辐射制冷功率方面，通过优化辐射制冷表面的光学光谱，强化太阳热反射与中远红外热发射，可显著提高净冷却功率。

此外，利用热阻隔材料、透明覆盖层以及热辐射屏蔽等策略，亦能够有效地抑制寄生热传导、对流热损耗和大气辐射热吸收，从而提高辐射制冷表面的性能。

第二，在兼具外观美学和功能方面，通过彩色化和透明化策略，可使辐射制冷技术能够更好地融入建筑、车辆、服装等表面材料的现有风格中，同时维持原有的功能和美观。

林崇佳解释说道：“传统的辐射制冷材料通常只有银色或白色，而实际应用中往往需要实现彩色或透明的效果。”

第三，在环境适应性方面，辐射制冷技术在不同气候条件下的应用效果差异也是一个挑战。

该技术尽管在夏季高温时效果显著，但在寒冷天气中，持续的冷却效果并不符合人们的实际需求。

因此，如何使辐射制冷技术在需要时提供冷却，在不需要时停止制冷，甚至在冬季能够提供加热，也是重要的研究方向之一。

第四，户外耐久性是辐射制冷材料在实际应用中必须考虑的问题。

由于户外环境的苛刻条件，如何设计出能够抵抗恶劣天气影响的材料结构，同时不影响其性能，是实现辐射制冷技术长期稳定应用的关键。

第五，如何实现辐射制冷的规模化制造工艺，是产业化中的挑战之一。

林崇佳指出，仅制备小规模样品无法满足在工业、生活领域广泛应用的目标。因此，如何利用现有的工业手段，低成本、大规模地生产辐射制冷材料并兼顾材料性能，是实现其商业价值的关键。

该综述论文的发表不仅基于研究人员在理论上的深入研究，而且在实际应用中也取得了显著成果。

据了解，林崇佳、黄宝陵团队所研发的辐射制冷光学涂层技术，已成立蔚蓝时代公司进行产业转化。他们开发的辐射制冷材料已在粮食仓储、电网电柜、汽车玻璃和建筑幕墙等领域应用。

辐射制冷技术效果显著的代表案例是在粮食仓储的应用，该材料能够有效地使粮食保持在恒定的低温储存环境下，并可以减少虫害、延长粮食的保质期。

据介绍，其所开发的产品亦在新能源汽车作为天窗膜应用，可实现持续降温 10 摄氏度左右，提高乘员的舒适性。

此外，该公司光学制冷膜已应用于电力设备、大型建筑、石油化工等场景，在降本增效、节能减排方面发挥作用。

该团队认为，辐射制冷技术未来发展的关键点之一，是耐久性提升与测试标准制定。

另一方面，目前行业内对辐射制冷产品性能的认知尚不充分，与空调、水冷、液冷系统等成熟的降温体系相比，该技术存在制冷指标评估难以量化的问题。

因此，拓展应用场景并引导产业界接受和尝试使用辐射制冷技术，也是未来需要努力的方向之一。

“随着技术的进一步发展，未来有望将辐射制冷技术与多种节能、智能技术相融合，量化性能指标和提升综合效能，这样用户就能更准确地预测收益和提升效益，从而推动辐射制冷产品的应用普及。”林崇佳表示。

参考资料：

1.Lin,C. et al. Pushing Radiative Cooling Technology to Real Applications.Advanced Materials(2024). https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/adma.202409738

排版：刘雅坤