综述：用于化学链技术的钙钛矿型氧载体开发：当前研究进展

《Sustainable Energy Technologies and Assessments》：Development of perovskite-type oxygen carriers for chemical looping technology: current research progress

本文综述了温度自适应辐射冷却（TARC）涂层的研究进展，重点介绍了一种新型热致变色粉末增强TARC涂层。该涂层利用四参数半量子（FPSQ）模型优化光学性能，能在临界温度（约25°C）附近实现中红外发射率（0.89-0.94）和太阳反射率（0.62-0.76）的自适应切换，有效解决传统被动日间辐射冷却（PDRC）材料在采暖季导致的加热负荷增加问题，展现出显著的建筑节能潜力。

　　

制备TARC涂层

TARC涂层的制冷与制热能力由其在不同波长范围内的吸收和发射特性决定。材料的能带结构直接决定了哪些光子（波长）可以被吸收或发射。例如，宽带隙材料在紫外-可见-近红外（UV-VIS-NIR）范围内保持透明，从而防止太阳吸收并促进被动冷却。本研究提出了一种新型的、由热致变色粉末增强的温度自适应辐射冷却（TARC）涂层。为实现最佳性能，其光学特性通过有限差分时域（FDTD）模拟，采用四参数半量子（FPSQ）模型进行确定。然后，基于优化后的TARC涂层，通过实验测量了其被动冷却和加热能力。

TARC温度的变化

通过对TARC涂层和传统PDRC涂层在24小时内的温度变化进行测量分析发现，PDRC涂层的表面温度始终低于基线，其日均/白天（6:00–18:00）/夜间（18:00–6:00）温度分别比基线低5.6°C、6.4°C和4.3°C。这意味着PDRC全天都处于冷却状态，因此在有采暖需求的日子里会导致加热负荷增加。相比之下，所提出的热致变色粉末增强TARC涂层在临界温度（25°C）附近表现出自适应特性。当温度从24°C变化到32°C时，其中红外发射率从0.89增加到0.94，太阳反射率从0.62增加到0.76。即使在夜间仍产生冷量，但在一个有采暖需求的日子里，该TARC涂层实现了7.4°C的日均超环境温度值和43.8 W/m²的日均加热功率。这证明TARC涂层能够根据环境温度在制冷和制热状态之间自适应切换，比PDRC更能满足全年的节能需求。

结论

本研究成功制备了一种热致变色粉末增强的新型温度自适应辐射冷却（TARC）涂层。与需要复杂制备工艺（如喷涂、沉积、退火）和面临液体泄漏风险的其他TARC材料（如VO₂基材料和水凝胶基材料）相比，该涂层制备工艺简单，无需掺杂和高温退火等复杂步骤，且临界温度接近环境条件。实验结果表明，该涂层能有效缓解PDRC在采暖季造成的加热负荷增加问题，在不同气候条件下均显示出巨大的节能潜力。

CRediT authorship contribution statement

Ge Song: 撰写初稿，验证，调研，形式分析。 Kai Zhang: 审阅编辑，验证，监督，项目管理，方法论，调研，资金获取，概念化。 Yichi Zhang: 审阅编辑。 Siying Jiao: 审阅编辑。 Yanfeng Gong: 审阅编辑。

Declaration of competing interest

作者声明，他们没有已知的可能影响本工作报告的竞争性财务利益或个人关系。

Acknowledgment

本工作得到国家自然科学基金（批准号：51878342）的资助。