被动辐射冷却技术的现实应用探索：迈向可持续热管理的新纪元

编辑推荐：全球能源危机与热管理需求激增背景下，香港城市大学Chi Yan Tso团队系统评述了被动辐射冷却(PRC)技术在建筑、农业、军事等跨领域应用，突破传统光谱设计局限，提出动态光学调控与多功能集成策略，为碳中和目标下零能耗冷却技术提供创新路径，发表于《Cell Reports Physical Science》。

　　随着全球能源消耗的持续攀升，建筑与工业领域的热调节需求已成为能源危机的关键推手。传统空调系统不仅加剧电网负荷，更排放大量温室气体，形成恶性循环。在此背景下，被动辐射冷却(Passive Radiative Cooling, PRC)技术应运而生——这种零能耗冷却方案通过地球与外层空间(<3 K)的自然热交换，利用大气窗口(8-13 μm和16-24 μm)实现热量辐射消散。香港城市大学能源与环境学院Chi Yan Tso团队在《Cell Reports Physical Science》发表前瞻性论文，系统梳理了PRC技术从基础研究到产业化应用的突破路径。

研究采用多学科交叉方法，重点运用：1) 无序随机光子结构设计降低传统图案化光子结构的制备复杂度；2) 结构色与光致发光(PL)量子点技术解决色彩与冷却效率矛盾；3) 相变材料(如VO₂)实现温度自适应光学调控；4) 选择性中红外(MIR)发射体优化高湿度环境性能；5) 多孔/纤维散射体系开发可规模化生产的PRC涂层。

在"突破传统局限"部分，研究揭示了三大核心发现：色彩-冷却矛盾方面，通过光子晶体超晶格(metamerism效应)和PL材料的光子转换，实现可见光波段30%吸收率下的有效冷却；智能温控方面，热致变色水凝胶能在35°C触发10倍太阳反射率变化，解决静态PRC的过冷问题；全天候能量收集中，雨滴摩擦纳米发电机与PRC的集成实现年发电量5.8 kWh/m²。

应用场景研究显示：建筑领域，超级冷却屋顶涂层使夏季屋顶温度降低8.2°C；农业方面，光合有效辐射(PAR)选择性薄膜提升作物产量23%；军事应用通过超材料单元结构设计，在3-5 μm波段实现ε<0.25的隐身性能，同时保持8-13 μm窗口高辐射。

可持续性分析指出，纤维素基PRC材料的生命周期碳排放较传统聚合物降低62%，但大规模部署需考虑城市峡谷效应——模拟显示密集城区中PRC的净冷却效益可能下降18-34%。

该研究标志着PRC技术从实验室走向产业化的关键转折，其提出的动态光学调控框架为下一代智能热管理材料奠定理论基础。特别值得注意的是，团队开发的生物质衍生PRC地膜可实现作物生长周期同步降解，为解决白色污染提供闭环解决方案。这些突破不仅推动SDG7(清洁能源)和SDG11(可持续城市)目标的实现，更开创了"热管理即服务"的新商业模式。随着物联网(IoT)技术的融合，PRC有望成为构建零能耗建筑与韧性城市的核心技术模块。