综述：近期关于被动式日间辐射冷却技术的研究进展，重点在于材料结构及其实际应用方面

《Journal of Applied Polymer Science》：Recent Research Progress in Passive Daytime Radiative Cooling Technology in Terms of Material Structure and Practical Application

被动日间辐射冷却（PDRC）技术通过利用大气透明窗口（8-13μm）实现高效散热，结合反射太阳辐射（0.3-2.5μm）和发射红外辐射的原理，减少热吸收。本文综述了PDRC材料（聚合物、无机物、纤维素等）的设计策略，包括光子结构、多层设计、多孔结构和仿生结构，并讨论其在建筑冷却、光伏设备、个人热管理和水资源利用中的应用进展，指出材料耐用性、动态适应性、低成本制造和环保性仍是未来研究重点。

　　随着全球变暖问题日益严峻以及能源危机不断加剧，传统制冷技术在运行过程中会释放大量的热量和温室气体，进一步加剧了环境问题。因此，开发低能耗、低碳排放的新型制冷技术成为当务之急。被动日间辐射制冷（Passive Daytime Radiative Cooling, PDRC）技术是一种零能耗的制冷方法，通过材料的热辐射将热量散发到地球大气透明窗口区域，即8-13微米波长范围，从而实现向太空散热。同时，该技术还能在0.3-2.5微米波长范围内反射太阳辐射，从而在不消耗能量的情况下实现降温效果。由于其节能和环保的特性，PDRC技术受到了广泛关注，并展现出广阔的应用前景。近年来，PDRC技术在多个重要领域取得了显著进展，尤其是在提高制冷能力方面。然而，尽管对制冷机制有了更深入的理解，PDRC仍然面临耐久性和功能化方面的挑战。本文综述了PDRC技术的基本原理，重点介绍了近年来在材料和结构设计方面的最新研究成果，总结了其在实际应用中的进展，并强调了PDRC所面临的挑战，旨在为其未来发展和在其他领域的潜在应用提供有价值的见解。

PDRC技术的核心在于材料的热辐射特性。它通过地球表面（约300K）与宇宙空间（约3K）之间的温差，将热量以电磁波的形式传递到外层空间。这种技术依赖于材料在特定波长范围内的发射和反射特性，以实现高效的降温效果。在白天，太阳辐射强度较高，因此PDRC材料需要具备高反射率（0.3-2.5微米波长范围）和高发射率（8-13微米波长范围）的双重特性，以在不消耗能源的情况下实现降温。同时，由于地球大气层对特定波长范围的辐射具有较高的透过率，PDRC材料可以通过这些波长的辐射实现热量的快速散发，从而达到降温的目的。PDRC技术的实现不仅有助于降低能源消耗，还对减少温室气体排放具有重要意义。

近年来，PDRC技术在材料和结构设计方面取得了重要进展。例如，研究者通过优化材料的发射和反射性能，提高了其在白天的制冷效率。此外，多层结构、多孔结构以及仿生结构等设计方法也被广泛应用于PDRC材料的开发。这些结构设计不仅提升了材料的光学性能，还增强了其在不同环境条件下的适应能力。例如，某些多孔结构能够有效散射太阳辐射，提高反射率，从而减少热量的吸收。而多层结构则通过材料之间的折射率差异，实现对太阳光谱的高效反射和对中红外波段的高效发射，从而提升制冷性能。

在材料方面，PDRC技术主要依赖于聚合物材料、无机材料以及它们的复合材料。聚合物材料因其在红外波段的高发射率而受到关注，但其在耐久性方面存在不足。无机材料则因其优异的化学稳定性而成为PDRC技术的重要组成部分，但其在柔韧性和应用灵活性方面仍需改进。通过将聚合物与无机材料结合，可以有效提升PDRC材料的综合性能，同时降低制造成本。例如，某些研究表明，通过在聚合物中添加无机颗粒，可以显著提高其对太阳光的反射率，同时保持高红外发射率，从而实现高效的被动制冷。

在结构设计方面，PDRC技术采用多种策略，包括光子晶体结构、多层结构、多孔结构以及仿生结构。这些结构设计方法能够有效调控材料的光学性能，从而实现对太阳光的高效反射和对中红外波段的高效发射。例如，光子晶体结构通过周期性排列的纳米颗粒或孔洞，实现对特定波长的光的反射和散射，从而提高材料的制冷能力。多孔结构则通过多层多孔材料的设计，增强太阳光的散射和反射效果，同时提升红外发射效率。仿生结构则借鉴了自然界中生物体的降温机制，如银蚁的鳞片结构、蝴蝶翅膀的结构以及甲虫的表皮结构等，通过模仿这些自然结构，实现对太阳光的高效反射和对红外波段的高效发射，从而提升制冷性能。

PDRC技术的应用前景广阔，涵盖建筑节能、光伏设备散热、水收集系统以及个人热管理等多个领域。在建筑节能方面，PDRC技术可以有效降低建筑物的冷却能耗，从而减少温室气体排放。在光伏设备散热方面，PDRC材料能够通过高效的热辐射实现对光伏板的降温，提高其能量转换效率。在水收集系统中，PDRC技术可以促进空气中的水蒸气凝结，从而实现高效的水收集。而在个人热管理方面，PDRC材料能够通过反射太阳辐射和发射红外波段，降低人体表面温度，提升舒适度。

尽管PDRC技术展现出巨大的潜力，但在实际应用中仍面临诸多挑战。例如，材料的耐久性、成本效益以及制造工艺的复杂性等。此外，PDRC材料在户外环境中容易受到灰尘和雨水的影响，降低其反射和发射效率，进而影响制冷效果。因此，未来的研究需要关注材料的自清洁性能、防水性能以及抗紫外线老化能力。同时，随着材料和制造技术的不断进步，PDRC技术有望实现更广泛的商业化应用，为应对全球变暖和能源危机提供新的解决方案。