辐射冷却材料的特性研究

《Nature Protocols》：Characterization of radiative cooling materials

辐射冷却材料性能评估方法研究

　　

摘要

辐射冷却是一种可再生的冷却机制，具有广泛的应用前景。目前已经开发出了许多辐射冷却材料（例如织物、涂料和建筑材料）。然而，由于缺乏标准化且透明的性能评估系统，这些材料的性能难以进行有效比较。本文提出了一套用于评估辐射冷却材料光学和热性能的测试方法，这些方法适用于薄膜、涂层和织物等多种形式。在第一种测试方法中，我们使用两个积分球光谱仪分别收集太阳光谱（0.3–2.5 μm）和红外光谱（2.5–20 μm）的半球反射率和透射率数据（测试时间为2小时）。接下来，我们介绍了如何构建一个室外性能测试平台，该平台能够准确测量不同材料在较长时间内的温度差异。隔热性和辐射屏蔽性是该平台的基本要求。同时，还会测量其他环境参数（如湿度、阳光、风速和外部温度）。此外，我们还介绍了如何构建和使用一个较小的室内测试平台。尽管完全模拟室外条件具有挑战性，但室内测试仍能提供一个标准化的参考依据。这两种测试平台均可与比例-积分-微分（PID）温度控制系统无缝集成，从而能够模拟复杂热环境中的应用情况。室外实验通常需要7天时间，而室内实验则需要1天时间。最后，我们提供了一段基于MATLAB的简单代码，用于快速进行理论性能评估（耗时约10分钟）。