輻射制冷技術在紡織領域的應用研究進展

劉麗艷

國家知識產權局專利局，北京 100088

輻射制冷是指溫度高的物體通過向外輻射能量以降低自身溫度的一種制冷方法。相對于需要能量輸入的主動制冷(如冰箱、空調等)而言, 輻射制冷是不需要能量輸入的一種被動制冷方式，能極大地降低能源的消耗。人們對輻射制冷的研究和驗證已有數十年，但大部分的研究都集中在夜間輻射制冷方面，且研究結果不具備普遍的實用價值。研究人員一直在努力探究可以實現日間被動制冷的有效方式。2014年，斯坦福大學范善輝教授團隊提出了日間輻射制冷的原理和原型，即通過設計材料的吸收譜和發射譜, 使材料在太陽輻射0.3～2.5 μm波段范圍內吸收率和發射率盡可能小, 在大氣透明光窗8.0～13.0 μm波段范圍內吸收率和發射率盡可能大, 也就是減少對太陽輻射的吸收, 增加通過大氣透明光窗的熱輻射，實現日間被動制冷。該團隊還利用SiO2、HfO2等材料, 通過對光子晶體的設計, 首次成功制備出能夠實現日間被動制冷的光子晶體薄膜材料[1]。2017年，楊榮貴教授及其合作者在基礎研究和產業化方面又實現了新的突破，他們采用有機聚合物加銀薄膜的復合結構，通過在聚合物中摻雜體積分數約為6%且隨機分布的SiO2顆粒，賦予聚合物對波長在8.0～13.0 μm的光具有強烈的散射作用，以及對波長在0.3～2.5 μm的光透明, 且透過該聚合物層的光又會被背面的銀薄膜反射回去，如此實現了日間被動制冷(圖1)[2]。這種有機聚合物加銀薄膜的復合結構對試驗過程沒有過多的要求和限制，且薄膜可以快速、大量地制備，因此將極大地促進輻射制冷技術的產業化發展。……