综述：虹彩辐射冷却器：基本原理、材料设计与新兴应用

这篇综述系统阐述了彩色辐射冷却器（CRC）的技术原理与最新进展，聚焦于颜料型、结构色型和发射色型三大分类，揭示了其在平衡美学需求与被动冷却性能方面的突破性设计策略，为建筑、交通、电子等领域的节能降温提供了创新解决方案。

　　

基本原理

全球变暖与能源危机催生了对可持续冷却技术的迫切需求。辐射冷却（Radiative Cooling, RC）作为一种零能耗被动冷却技术，通过大气透明窗口（8-13 μm）将热量辐射至太空（3 K冷源）。传统白色辐射冷却器存在美观性差和光污染问题，而彩色辐射冷却器（Colored Radiative Coolers, CRC）通过选择性光谱调控实现了功能与美学的统一。根据显色机制，CRC可分为三类：基于颜料的吸收显色、基于微纳结构的光学干涉显色，以及基于发光材料的荧光转换显色。

材料设计策略

颜料型CRC采用双层结构平衡显色与冷却性能。例如，顶层使用苏丹蓝II等窄带吸收颜料，底层采用TiO₂/P(VdF-HFP)复合材料实现近红外高反射（反射率提升0.51），实测降温达15.6°C。单层设计如α-Bi₂O₃颜料通过晶体调控实现99%近红外反射率，但降温幅度仅2.31°C。

结构色型CRC利用光子晶体和等离子体共振效应。例如SiO₂/Ag金属-绝缘体-金属（MIM）结构通过厚度调控产生红/绿/蓝干涉色，同时保持中红外发射率85%；纤维素纳米晶（CNC）薄膜通过无序光子结构实现97%太阳光反射和4°C降温，突破了角度敏感性限制。

发射色型CRC采用量子点或稀土荧光粉实现光谱转换。如CsPbBr₃钙钛矿量子点将紫外光转换为520 nm绿光，减少热积累；SrAl₂O₄:Eu²⁺荧光粉通过斯托克斯位移降低6°C温度，其光致发光效率超80%。

应用前景与挑战

CRC在建筑外墙、汽车涂层、智能织物等领域展现出巨大潜力：

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  建筑领域：绿色双层冷却膜使建筑表面温度比商用PVC板低7.5°C

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  交通领域：红色CRC涂层使自行车座椅降温20°C

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  可穿戴设备：荧光CRC织物在800 W/m²光照下保持4°C温降

当前瓶颈在于规模化生产成本（如量子点合成成本高）、环境稳定性（紫外降解）和标准评价体系缺失。未来发展方向包括开发窄带吸收染料、仿生光子结构，以及刺激响应型智能CRC系统。通过多物理场建模优化光谱能量分配，CRC有望成为"双碳"目标下的革命性降温技术。