开源硬件平台FRESCO-board：实现多被动辐射冷却材料同步性能测试的创新解决方案

为解决被动辐射冷却(PRC)材料性能评估缺乏标准化方法的问题，意大利研究团队开发了开源硬件平台FRESCO-board。该平台通过低成本的现成组件实现了多材料同步测试，可连续监测温度降幅(TDrop)和净冷却功率(PCool)，并集成环境参数监测功能。研究成果发表于《Cell Reports Physical Science》，为PRC材料开发提供了可重复、可比较的测试方案，推动零能耗制冷技术发展。

　　

随着全球变暖加剧和能源危机凸显，制冷系统消耗了全球15%的电能并贡献10%温室气体排放。被动辐射冷却(Passive Radiative Cooling, PRC)技术因其零能耗特性成为研究热点——通过大气透明窗口(8-13μm波段)将热量辐射至外太空，理论上可使物体温度降至环境温度以下。然而该领域长期面临关键挑战：不同研究团队开发的PRC材料性能数据难以直接比较，主要由于测试环境、方法和参照标准不统一。

针对这一瓶颈，意大利欧洲非线性光谱实验室(European Laboratory for Non-Linear Spectroscopy)和意大利国家计量研究所(INRIM)的研究团队开发了名为FRESCO-board的开源硬件平台。这项发表于《Cell Reports Physical Science》的研究，通过模块化设计实现了多材料同步测试和环境参数一体化监测，为PRC领域建立了标准化评估框架。

研究采用三大关键技术：1) 基于Arduino MEGA的模块化电子系统，集成温度降幅(T_Drop)和净冷却功率(P_Cool)双测量模块；2) 多通道传感器阵列，同步监测样品温度、环境温湿度、太阳辐照度和表观天空温度；3) 开源数据管理系统，支持实时数据传输至InfluxDB数据库和Grafana可视化平台。

温度降幅与冷却功率同步测量
通过定制印刷电路板(PCB)实现4+4通道并行测量，其中P_Cool模块采用PID控制算法和MOSFET加热元件，可精确维持样品与环境温度平衡，测得冷却功率最高达110 W/m²。实验显示，在相同环境条件下，Scotch Tape样品与商用白色PRC膜的温度差(ΔT)呈现显著差异，验证了同步比较的价值。

环境参数综合监测
创新性地集成MLX90614红外传感器监测表观天空温度——该参数与大气中可降水量高度相关，但罕见于现有研究。数据显示，夜间天空温度骤升与云层通过直接相关，这解释了PRC样品温度波动的异常现象。

开源硬件设计优势
整机成本仅220欧元，采用3D打印外壳和现成电子元件。测试平台包含20cm厚EPS隔热基座，覆盖高反射太阳漫射膜，确保实验条件一致性。通过GitHub公开全部设计文件，支持Steinhart-Hart参数校准等持续优化。

该研究确立了PRC材料性能评估的新标准：首先，同步测量T_Drop和P_Cool消除了传统分次测试的环境偏差；其次，环境监测体系揭示了天空温度等关键影响因素；最后，开源模式促进了方法统一。正如作者指出，FRESCO-board将研究焦点从材料开发转向可比较的性能评估，对推动零能耗制冷技术实用化具有里程碑意义。未来升级方向包括增加风速传感器和紫外监测模块，以更全面表征PRC材料的环境适应性。