自切换动态红外辐射冷却器，实现三模式温度调节

《Advanced Materials》：Self-Switching Dynamic Infrared Radiative Cooler Enabling Triple-Mode Temperature Regulation

被动辐射冷却技术中，静态光子结构因无法适应不同环境下的红外发射谱需求而受限。本文提出一种动态红外辐射冷却器（DIRC），通过温敏水凝胶中的宽带发射水分子温度触发的方向迁移，实现8-13μm和2.5-25μm双谱段自适应转换，支持三种温度调节模式（-9.5℃、-7.0℃、+6.9℃），响应时间35-45℃范围内达37.3-85.6秒，太阳能反射率保持90%。

　　

摘要

被动辐射冷却可以实现零能耗的热量散发，然而静态光子结构在多场景应用中往往会失败，因为不同热环境对红外发射光谱的要求各不相同，甚至相互矛盾。本文提出了一种自切换动态红外辐射冷却器（DIRC），能够实现三种模式的温度调节：低于环境温度、接近环境温度和高于环境温度的冷却。通过利用热响应水凝胶中宽带发射水分子在温度触发下的定向迁移，实现了用于低于环境温度冷却的红外选择性发射与用于高于环境温度冷却的宽带发射之间的光谱转换。该DIRC在2.5–25 μm波长范围内的平均宽带发射率为94.1%，并在8–13 μm范围内自动切换为选择性发射率81.6%；在光谱转换过程中，其太阳反射率仍保持在约90%。这种光谱转换快速且自主，响应时间在35–45°C的温度范围内为85.6至37.3秒。值得注意的是，这种三模式热调节DIRC可实现建筑热管理的低于环境温度冷却（9.5°C）、提升个人舒适度的接近环境温度冷却（7.0°C）以及光伏面板的高于环境温度冷却（6.9°C）。通过克服静态设计的单一场景和天气条件限制，所提出的DIRC成为一种适用于广泛应用场景的多模式热调节多功能策略。

利益冲突

作者声明没有利益冲突