神他娘的“无电被动辐射制冷涂层”

寂静回声

问





答

说的云山雾罩的，大体都是骗子。

被动辐射制冷的概念，以最基础的形式而言，早于现代科学。伊朗和印度的古代文明发展出了被称为yakhchāls的冰窖，利用夜间辐射冷却来制造和储存冰块，即使在炎热干燥的气候中也能实现。这些结构被巧妙地设计，以最大限度地将热量辐射到晴朗的夜空，证明了当时人们对这一现象已有经验性的理解。

18世纪末，Marc-Auguste Pictet和Pierre Prévost通过使用镜子和低温物体的实验，证明了热辐射的交换现象。普雷沃提出的“交换理论”指出，所有物体都在持续不断地辐射热量，而物体是冷却还是升温则取决于辐射的净流量。
1804年Benjamin Thompson（Count Rumford ）对不同表面散热损失的定量测量，标志着人们对表面特性在热辐射中作用的理解迈出了重要一步。
这些早期探索确立了被动辐射制冷的基本原理，尽管当时人们对光的电磁本质尚无完整的认识。


20世纪见证了人们对被动辐射制冷采取了更加集中和科学的方法，这在很大程度上受到20世纪70年代全球能源危机的推动。对节能制冷解决方案的需求促使相关研究与开发迅速增长。在此期间，研究重点转向开发具有特定光学特性的材料，以增强制冷效果。

被动辐射制冷的核心原理基于地球与外太空的温差（约300K vs. 3K），通过热辐射将热量直接散发到宇宙。



后来在20世纪60年代末被应用于航天领域。
1967年，Félix Trombe正式提出了被动日间辐射制冷（PDRC）的概念，美国首次在ATS-3气象卫星验证辐射制冷可行性；
1975年：意大利科学家S.Catalanotti等人首次利用聚乙烯和聚氟乙烯制备了与大气窗口（8-14μm）匹配的选择性表面，预估理想制冷功率达60 W/m²，但实际效率受环境影响较大。
80年代，包括Lushiku 和 Granqvist 在内的研究人员认识到被动辐射制冷通过高效发射8-13μm波段的红外辐射（“大气窗口”），将热量传递至外太空。
1988年，中国风云一号A星搭载首套星载辐射致冷系统，通过多层遮光板和高发射率涂层（如氧化锌）实现红外探测器的被动冷却，稳定温度低于100K。

1991年Hawarden Thronson为太空望远镜（爱迪生项目）提出了被动辐射制冷设计，该设计后来影响了2003年的Spitzer望远镜，并在2021年的詹姆斯·韦伯太空望远镜上得到完全实现，后者使用多层遮阳罩将热量被动辐射至太空。
Hawarden于2010年被追授NASA杰出技术成就奖章，以表彰其对这些红外天文台的贡献。


21世纪初，研究者逐渐明确高效辐射制冷的关键指标：高太阳反射率（>90%） 和 中红外高发射率（>90%），并提出大气窗口（8-13μm）的重要性。

2014年斯坦福大学Aaswath Raman团队首次通过一种多层HfO₂/SiO₂光子辐射体结构，它能反射约97%的太阳辐照，同时在8–13微米波段强烈发射，实现在直射阳光下比环境温度低约5°C，实现首个日间亚环境温度制冷器。

2018年后续设计通过优化多层电介质和聚合物薄膜，实现了高达96 W/m²的制冷功率，并在正午太阳直射下达到比环境温度低10–13°C的降温效果。

光子晶体与分层结构：如多孔Al₂O₃、SiO₂/TiO₂纳米颗粒，通过米氏散射增强太阳反射率。
聚合物复合材料：如PDMS嵌入陶瓷颗粒，兼顾柔性与高发射率。

陶瓷基材料：如多孔SiO₂、TiO₂，具有高耐候性和环境稳定性，适用于建筑涂层、光伏板冷却。
受撒哈拉银蚁和白色甲虫启发，开发出太阳反射率99.6%的iPaint涂层和制冷陶瓷。


近日，一项发表于《Engineering》的研究成果带来了令人惊喜的突破 —— 香港城市大学科研人员通过微阵列技术，成功制备出具有蝶翼仿生三级微纳结构的光子工程纺织品，为个人被动辐射制冷领域开辟了新方向。
传统的被动辐射制冷（PRC）材料虽在制冷原理上具有一定优势，但大多存在穿着舒适性差和耐用性不足的问题，无法满足人们日常户外使用的需求。而此次研发的辐射制冷纺织品（RCTs），巧妙地从东亚地区的丝带凤蝶（Sericinus montelus）翅膀结构中获取灵感，创新性地解决了这些难题。
丝带凤蝶的翅膀拥有精心构建的分层多孔结构，这使其具备出色的宽带阳光反射能力和良好的散热性能。科研人员受此启发，运用微阵列技术，将高红外发射率的材料（CTA 和 SiO₂纳米颗粒）与 PET 纺织物相结合，制造出具有蝶翼仿生结构的单层 PRC 纺织品。
这种纺织品具备理想的扩展光谱响应，阳光反射率高达 91.7%，在大气透明光谱窗口的热发射率也达到了 95.8%。从微观结构来看，RCTs 的纤维上排列着平均直径为 2.84μm 的微孔，纤维之间有序分布着平均直径 586nm 的纳米孔，还有随机分布在整个纺织结构中的 SiO₂纳米颗粒。这些微纳结构不仅有助于高效散射阳光，减少太阳能吸收，还能增强与外界的热交换，将热量辐射到外太空。