香港城市大学曹之胤/香港理工大学王钻开最新Science

使用纳米光子结构的被动辐射冷却受到其高成本和与现有最终用途兼容性差的限制，而聚合物光子替代品缺乏耐候性和有效的太阳反射。

2023年11月9日，香港城市大学曹之胤及香港理工大学王钻开共同通讯在Science 在线发表题为“Hierarchically structured passive radiative cooling ceramic with high solar reflectivity”的研究论文，该研究开发了一种陶瓷，可以实现高效的光散射和近乎完美的99.6%的太阳反射率。

这些特性，加上高热发射率，使陶瓷在室外环境中提供连续的亚环境冷却，中午冷却功率为每平方米130 W，在全球范围内展示了节能潜力。颜色，耐候性，机械坚固性和抑制Leidenfrost效应的能力是确保冷却陶瓷耐用性和通用性的关键特征，从而促进其在各种应用中的商业化，特别是建筑施工。

在过去30年里，空间制冷产生的二氧化碳排放量增加了一倍多，达到近10亿吨。制冷系统的碳足迹加剧了全球变暖，形成了一个恶性循环，进一步加剧了对空调的需求。为了减轻这些环境问题，可再生能源，如风能、潮汐能和太阳能，已经被用来满足不断增长的能源需求。然而，这些能源系统的发展和实施需要大量的土地使用和昂贵的装置。相比之下，被动辐射冷却(PRC)，其中表面使用低温宇宙作为自然散热器来散热，为能量传递和空间冷却提供了能量中性的解决方案。

近几十年来，各种亚波长尺度光子结构的辐射冷却系统(冷却器)被设计用于调节热光谱。虽然定制的长波红外光谱有助于抑制大气辐射的热增益，但用于热选择性的复杂材料成分牺牲了太阳反射率(Rsolar)。此外，尽管这些设计可以很容易地实现夜间深度亚环境冷却，但在白天的高冷却需求期间，它们很难产生冷却。

分层多孔冷却陶瓷的设计（图源自Science ）

该研究以陶瓷的形式开发了一种无能源和坚固的日间PRC材料，以减少室内环境的冷却需求。该冷却器具有仿生多孔结构，可以有效地散射太阳辐射，达到99.6%的Rsolar。在实际应用演示和整个建筑能源模拟中，冷却陶瓷显示出良好的节能潜力。该冷却陶瓷具有高耐候性、高机械强度、良好的可回收性、显著的莱顿弗罗斯特洼地和可选的颜色特征，可以很容易地大规模应用于不同的场景和室外基础设施。该技术结合了先进的功能和已展示的性能，在未来为更可持续和节能的建筑解决方案的发展方面具有巨大的潜力。

原文链接：

https://www.science.org/doi/full/10.1126/science.adi4725

转自：“iNature”微信公众号

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