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降温无需耗能——辐射降温,“双碳”新机遇 | NSR综述

已有 1685 次阅读 2022-12-8 19:00 |个人分类:国家科学评论|系统分类:论文交流

全球变暖背景下,极端高温天气频发,给人类生命健康和可持续发展带来巨大威胁。随着生活水平的提高,人类对降温的需求日益增加。而传统降温方法(如空调系统等)消耗大量能源,导致温室气体排放显著提升,严重阻碍“双碳”目标的实现。

是否可能不消耗能源而实现降温?在近期发表于《国家科学评论》(National Science Review, NSR)的综述文章中,华中科技大学陶光明教授和新加坡国立大学仇成伟教授指出,辐射降温技术是一种零能耗、生态友好的降温策略,为可持续碳中和提供了新的机会。该技术利用宽光谱选择性精准调控,通过针对性优化光学结构满足多场景降温需求,最终实现可持续无源降温目标。

该文发表几天后,即被Wikipedia的“Carbon neutrality”和“Passive daytime radiative cooling”词条引用。文章将收录于NSR“可穿戴材料与电子器件”专题。

综述文章对该领域的主要发展历程进行了概述。2015年,崔屹教授等基于中红外高透射辐射降温技术,设计了一系列可穿戴降温器件。这些器件可以反射可见光,并将人体热辐射发射向周围环境,从而实现室内无源高效降温(见下图)。


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中红外高透射辐射降温技术的发展

户外高温环境,除热辐射外,强太阳辐射是导致人和物体温度升高的另一个重要因素。因此,范汕洄、朱林晓教授等设计了能够精确调控太阳光波段和中红外波段的辐射降温器件(下图c-e),实现了户外无源降温功能,但难以实现低成本和宏量制备。随后,杨远、胡良兵、朱嘉、陶光明教授等在系统中引入随机分布的微纳散射体,从而能够在批量化制备的同时保持高效的户外无源降温效果(下图f-m)。


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中红外高发射辐射降温技术的发展

迄今,科学家们已研发了薄膜、涂料、降温木材、超材料织物等器件,利用稳定可持续的无源降温性能,实现了7% - 45%的能源节约。

进一步,文章还展望了在可持续碳中和战略背景下,辐射降温技术在未来无源高效空间降温需求下的广泛应用场景;并结合研究现状指出了辐射降温技术的发展趋势、技术挑战以及潜在的解决方案。该技术旨在提高人民幸福指数、服务国家战略,是减缓全球变暖、重塑全球能源格局的一项高效策略。


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辐射降温技术为可持续碳中和提供了新的机会



了解详情请读原文▼

Radiative cooling for passive thermal management towards sustainable carbon neutrality

https://doi.org/10.1093/nsr/nwac208‍


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