制冷技術的案例
天空輻射制冷技術發展現狀與展望
來源 | 制冷學報
作者 | 郭晨玥，潘浩丹，徐琪皓等
摘要：天空輻射制冷技術是指地球表面物體通過“大氣窗口”波段(主要在 8～13 μm)向宇宙發射紅外輻射以實現自身降溫的過程。作為一種無需能量輸入的制冷技術，天空輻射制冷可為應對能源危機及全球變暖提供一種新的思路。從發展歷程看，傳統的輻射制冷技術應用僅限于夜間。近年來，隨著納米光子學及超材料領域的發展，日間輻射制冷技術的優勢已經得到驗證。
本文對天空輻射制冷技術的發展現狀進行了回顧，涉及基本原理、材料與結構，分析了其潛在應用前景，并重點討論了該技術當前研究與應用中面臨的挑戰。在能源形勢與環境問題日益嚴峻的今天，探索天空輻射制冷技術在不同場景的應用，如建筑節能、減輕城市熱島效應、緩解水資源短缺、提高光伏發電效率等，有望助力我國的碳達峰、碳中和事業發展。
關鍵詞：輻射制冷;光譜選擇性;大氣輻射;紅外輻射
能源危機與全球變暖是當今世界面臨的重大挑戰。目前，制冷能耗約占全球建筑總用電量的 20%，占全球總用電量的 10%。提高現有制冷系統效率和探索新型制冷技術成為目前亟待開展的工作。天空輻射制冷技術是指地球表面物體通過“大氣窗口”波段(主要在 8～13 μm)向宇宙發射紅外輻射以實現自身降溫的過程。由于宇宙背景近乎一個溫度為2.7 K 的理想黑體光譜，而地球表面平均溫度約為290 K，因此地球向宇宙的紅外輻射可用于冷卻地球表面物體。
傳統的輻射制冷材料及其應用僅限于夜間，這是由于材料在白天對太陽輻射的吸收抵消了其紅外輻射的制冷量。近幾年，隨著納米光子學和超材料領域的發展，新型光譜選擇性輻射制冷材料得到迅速發展，這些新型輻射制冷材料在太陽輻射波段具有高反射率，同時在“大氣窗口”波段具有高發射率，可實現全天輻射制冷。
展開 彈熱制冷冰箱：零碳排放制冷新技術
導 讀
制冷行業的碳排放占全球總量的7.8%，降低碳排放需要將氟代烴制冷劑的溫室效應降低到現有水平的10%以內。彈熱制冷是最具潛力的下一代制冷技術，其利用了應力驅動記憶合金產生晶格相變時的制冷效應，具有零溫室效應的核心特征，兼具高效、低振動等核心優勢。近日，西安交通大學錢蘇昕團隊與中科院寧波材料所劉劍團隊合作，成功研制了全球首臺彈熱制冷冰箱，相比現有水平，緊湊性提升了26%，實現了9.2℃的制冷溫差和3.1 W的最大制冷功率。成果發表于The Innovation期刊。
圖1 圖文摘要
彈熱制冷技術的發展
彈熱效應是在固體相變材料中由軸向應力驅動溫度變化的現象。對形狀記憶合金施加軸向應力時，奧氏體變為馬氏體，相變過程釋放潛熱，合金溫度上升；卸載應力時，馬氏體變回奧氏體，逆向相變過程吸收潛熱，合金溫度降低。鎳鈦二元合金在卸載應力時溫度可降低20℃以上，即此時的制冷能量密度可達100 J cm-3，超越了部分氟代烴制冷劑的單位體積制冷能力。除此之外，鎳鈦合金具有零排放、高能效、可回收再生、低成本、低振動運行優勢，已有規模化的產業鏈和行業技術標準。因此，美國能源部的研究報告指出，彈熱制冷是最具發展潛力的非蒸氣壓縮制冷技術。
自2014年首臺彈熱制冷機成功研發以來，彈熱制冷機的制冷性能得到了快速發展，發展了單級、復疊、主動回熱等多種循環方式，構建出了水冷、固-固接觸等換熱形式。盡管彈熱制冷機的性能不斷取得新的突破，緊湊性一直是制約彈熱制冷機推廣的瓶頸（圖2）。
展開 成功案例丨設計賦能高效制冷：Magnoric 借助尖端仿真技術優化磁制冷系統
—— Magnoric 首席運營官
Rémi Dubois
”
關于客戶
Magnoric 是總部位于法國的磁制冷技術先行者，其創新系統基于主動磁熱回熱器（AMRs）構建，為傳統氣體壓縮制冷提供了可持續的固態替代方案。該公司利用磁熱材料與傳熱流體，研發出高效節能且環境友好的制冷解決方案，旨在革新從食品保鮮到氣候控制等多個行業領域。憑借對精密工程與創新技術的堅定追求，Magnoric 持續提升其尖端制冷技術的性能與耐久性。
面臨的挑戰
Magnoric 的 AMR 系統內置精密冷卻通道，通道內裝有多層磁熱板，板片之間由間隔層分隔。間隔層雖能防止板片發生機械卡滯，但也會干擾流體流動，且顯著增加壓降 —— 這不僅會提高泵送功率需求，還會降低系統整體效率。為優化設計，團隊需重點考量間隔層的規格參數：較薄的間隔層可最大限度減少壓降，但機械強度不足，易產生碎屑堵塞流道；較厚的間隔層強度更高，卻會增加死體積，對傳熱性能造成負面影響。
間隔層的優化工作引出了兩個關鍵工程問題：
實際 AMR 系統中的壓力損失，與理想化通道模型預測的結果存在多大差異？
何種間隔層厚度能在結構耐久性與液壓效率之間實現最佳平衡？
為找到答案，Magnoric 需要一套先進的仿真與測量解決方案，能夠精準捕捉復雜 AMR 幾何結構中的流動特性、壓降及熱傳遞過程。
Altair解決方案
Magnoric 采用了 Altair? SimLab? 先進的熱仿真、計算流體動力學（CFD）及電磁（EM）仿真解決方案，該方案專為處理多物理場建模與復雜幾何結構設計。
展開 具有耐候性的超薄輻射制冷技術
來源 | Journal of Energy Chemistry
01
背景介紹
隨著溫室效應的加劇，全球平均溫度逐年上升，使得人們對制冷的需求不斷增加。傳統的基于壓縮式的制冷方式（如：空調）往往是將熱量從室內轉移到室外，并且需要消耗大量的能源，加劇了全球氣候變暖。因此，在當今“雙碳”政策的背景下，如何有效降低生產生活中制冷所需的能耗已成為當下的熱門研究方向，而輻射制冷技術作為一種零能耗、綠色環保的新型制冷技術，可以實現節約能源以及保護環境的作用。然而在一些輻射制冷技術應用的場景中，如：將輻射制冷涂料涂在建筑物、通信基站等外表面實現日間被動式制冷，這實現了很好的節能效果，但較厚的涂層，不僅會增加材料成本，而且會增加傳熱熱阻，對散熱產生影響；此外，由于涂層長期暴露在室外，需要考慮其使用壽命，對戶外不同氣象參數下（如：下雨、灰塵等）具有較好的耐候性，從而保證其性能。對于日間輻射制冷涂層，其關鍵在于如何在有限厚度下實現較高的太陽光反射和中紅外發射率，并具有良好的耐候性。
02
成果掠影
近期，中南大學能源科學與工程學院陳梅潔副教授、閆紅杰教授團隊設計了一種超薄、可擴展的耐候日間輻射制冷涂層。在該研究中，所設計的輻射制冷涂層在紫外線照射模擬、泥土污染模擬以及灰塵污染模擬實驗中表現出了優異的耐候性，在150 μm厚度下，涂層能夠實現0.963的太陽光波段平均反射率和0.927的中紅外波段平均發射率，表現出優異的制冷性能；最后通過拓展到3D結構上，耦合對流換熱過程，極大提升了涂層散熱性能，表明所設計的輻射制冷涂層在實際制冷與散熱應用中的可行性。
展開 
晶格素化推動了高效的SnSe晶體熱電制冷技術
來源 | Science，北航新聞網
01
背景介紹
熱電技術已廣泛應用于廢熱回收和固態制冷等關鍵領域。其中，熱電制冷是利用帕爾帖效應直接將電能轉換為熱能的綠色制冷技術，僅通過調節工作電壓和電流就可以實現對制冷量和溫度的連續高精度控制。熱電制冷技術由于其控溫精準、尺寸靈活、結構多樣和局部冷卻等眾多優勢，在精確制導、傳感器和5G光模塊等關鍵領域具有比傳統的機械壓縮式制冷技術更強的競爭優勢。因此，研發高性能制冷材料，提升制冷器件的制冷效率，對于諸多科技自立自強等關鍵領域的精確溫控具有重要意義。
器件的制冷效率主要由材料的無量綱熱電性能優值（ZT值）決定。由ZT值的定義ZT = (S2σ/κ) T 可知，在給定溫度T下，高性能材料應具有大的溫差電動勢S（產生大的電壓），高的電導率σ（減小焦耳熱損耗）和低的熱導率κ（產生大的溫差）。然而各個物理參數之間的復雜聯系形成了緊密的聲子-電子耦合關系，使得熱電材料的性能優化極其具有挑戰性，調控這些強烈耦合的復雜熱電參數是提高材料ZT值和制冷效率的關鍵。
目前，碲化鉍（Bi2Te3）基材料仍為唯一的可應用的熱電制冷材料，然而Te元素的地殼稀缺程度等同于白金（且光伏材料CdTe占據一半市場份額），再且 Bi2Te3及熱電制冷器件存在可加工性能差、制冷性能不足和運行功耗過高等問題，探索和開發新型熱電制冷材料及器件至關重要。
展開 制冷壓縮機振動噪聲控制技術
隨著社會的發展，生活水平的提高，人們對空調、冷藏和冷凍等制冷設備的振動噪聲提出了更高的要求，制冷壓縮機作為制冷系統的主要振動噪聲源，其振動噪聲控制技術愈發重要。制冷壓縮機經過升級換代后，產品能效得到了顯著提升，但還需要在振動噪聲方面付出更多的努力才能取得突破性的進展。制冷壓縮機噪聲主要包括機械性振動噪聲、流致性振動噪聲和電磁性振動噪聲，其振動噪聲源錯綜復雜，相互干擾，增加了聲源辨識的難度。振動噪聲控制技術涉及流場、應力場、溫度場和電磁場等多門學科，知識面廣，研究難度大，成為制冷壓縮機技術發展面臨的新挑戰。
制冷壓縮機在軸系運動部件擾動和流道內壓力波動等載荷激勵下產生振動和輻射噪聲，影響產品體驗和使用的舒適度。此外，壓縮機振動噪聲是一種能量傳遞和消耗的表征方式，不僅增大壓縮機功耗，甚至影響壓縮機可靠性。
因此，筆者基于雙螺桿和離心式制冷壓縮機的結構特點，分析振動噪聲特性及其產生原因，開展制冷壓縮機振動噪聲控制技術研究，展示振動噪聲控制技術在制冷壓縮機中的實際應用案例，對振動小噪聲低壓縮機產品的正向設計具有重要的指導與借鑒意義。
1 雙螺桿式制冷壓縮機振動噪聲控制技術
圖1所示為雙螺桿式制冷壓縮機的典型結構，它主要由壓縮機殼體以及殼體內一對平行配置的陰陽轉子、電動機、支承軸承、吸排氣孔口和吸排氣殼體等部件組成。
展開 天空輻射制冷規模化應用對我國建筑的減碳作用研究
天空輻射制冷作為無額外能耗、無需制冷劑的利用外太空極冷環境的制冷技術，對于提升建筑可再生能源使用比例，緩解城市熱島效應以實現“雙碳”目標具有重要的研究意義與應用價值。
天空輻射制冷現象普遍存在于自然界中，是沙漠夜間低溫的重要原因，但直到 20世紀50 年代人們才開始深入研究輻射制冷并對其應用潛力開展較為系統的研究。尤其是近 10年來，隨著納米光學和超材料技術的發展，可以在白天實現低于環境溫度的輻射制冷材料被制備出來。輻射制冷材料的深入研究也為大規模應用輻射制冷技術提供了可能。在碳中和大背景的推動下，輻射制冷巨大的節能減碳潛力受到研究者們的關注，周志華等分析了輻射制冷在建筑冷卻、太陽能光伏冷卻、輔助冷源等方面的節能減排潛力。由于我國建筑存量巨大，將輻射制冷材料直接應用于建筑物圍護結構外表面效果尤為突出，能夠起到良好的降溫效果，降低建筑物的冷負荷，從而減少空調系統能耗。
在此基礎上，本研究綜合考慮到我國不同地區的氣候特點和環境特點差異，以既有建筑作為輻射制冷實際應用的載體，擬針對我國不同地區、不同氣候條件分析在應用天空輻射制冷技術后的運行階段所能實現的減碳效果，以及該效果對我國碳中和目標的預期貢獻。
02
成果掠影
本文研究了輻射制冷技術在我國建筑應用的減碳預期，即降低建筑運行階段碳排放的潛力。以《中國統計年鑒》、《中國建筑業統計年鑒》和《中國人口普查年鑒》為依據統計我國目前的總建筑存量面積，以及各省各建筑類型的存量面積。結果表明我國目前建筑存量面積約為 774.9 億m2，可按其用途大致分為城市住宅住宿用房、農村住宅、廠房及倉庫、辦公用房、科教文體娛用房、批發零售餐飲用房、其他建筑、居民服務業用房、醫療用房。
展開 極致低溫 神奇的激光制冷術
作為與計算機、半導體、原子能并稱的二十世紀四大發明之一，激光技術已經在許多行業中得到廣泛應用。不過，提到激光，大多數人能想到的往往是其在機械加工上的應用。
其實，除了在工業切割、焊接、以及醫療美容上的應用外。激光還有許多其它用途，比如在制冷上的應用。激光冷卻這一概念最早于1962年由蘇聯學者提出，沉寂了一段時間后才被學界關注。1985年，著名的美國華裔科學家朱棣文使用激光冷凍原子，成功實現了低溫環境，并因這一發明而獲得1997年的物理學獎。
1997年諾貝爾物理學獎得主：朱棣文
多普勒冷卻技術
那么，激光為什么能夠制冷呢？通常情況下，物體的原子總是在做不規則運動，物理學上將其稱為熱運動。原子的運動越劇烈，物體的溫度就會越高，相反則溫度低。因此，如果有方法能夠降低原子的運動速率，就能降低物體的溫度。激光制冷的原理大體上可以理解為：利用大量光子阻礙原子的運動，以降低原子的運動速率，進而達到降低物體溫度的目的。
激光是能量高度集中的光束，由于它發出的光粒子具有統一的方向，所以這些粒子非常集中。當激光束射入物體內時，由于進入的粒子數很多，使得物體內的微粒變得非常擁擠，它們便不能像原來一樣“活蹦亂跳”了，從而降低了分子的熱運動，這種激光制冷技術被稱為多普勒冷卻技術。
1995年，利用多普勒冷卻技術，達諾基小組將銫原子冷卻到了2．8nK的低溫。德國伯恩大學物理學家使用該項技術實現了光子的高密度集中，這一技術在太陽能電池上十分具有前景，能使太陽能電池在陰天也能保持高效工作。
反斯托克斯熒光制冷技術
多普勒冷卻是激光制冷中最基本的機制，后來又發展出一種名為反斯托克斯熒光制冷技術，這種技術的理念最早由P.Pringsheim于1929年提出。這種制冷方法的基本原理是反斯托克斯效應，利用散射與入射光子的能量差來實現制冷。
展開 金屬所發現固體龐壓卡效應
倫敦時間3月28日18:00，Nature在線發表了中國科學院金屬研究所科研人員與國內外合作者在固態相變制冷材料研究領域取得的重要進展，在塑晶材料里發現了基于分子取向序的龐壓卡效應，等溫熵變較傳統材料高出了一個數量級。
制冷技術在當今社會工農業生產、日常生活等多個領域均起到了至關重要的作用，聯合國統計數據表明全球每年25-30%的電力被用于各種各樣的制冷應用。而這些應用絕大部分依賴傳統的氣體壓縮制冷技術，普遍使用對環境和人體有害的制冷劑。因此，尋求綠色、環保、低能耗的替代制冷方案已經成為學術界和工業界共同努力的方向。特別地，當前我國高端制冷壓縮機技術仍然欠缺，探索新的制冷技術方案則有望從根源上解決該技術領域的“卡脖子”問題。
近年來，基于固態相變熱效應（caloric effects）的固態制冷技術被認為是最有希望取代傳統氣體壓縮制冷的技術方案。固態相變熱效應主要包括磁卡效應（magnetocaloric effect, MCE）、電卡效應（electrocaloric effect, ECE）、彈卡效應（elastocaloric effect, eCE）以及壓卡效應（barocaloric effect, BCE）。前三者分別源于相應外場對鐵性體系（ferroics）中磁矩、鐵電極化或晶體結構疇的有序度的調控，而后者則常常涉及壓力誘導的晶體結構相變。固態相變制冷材料的性能主要由等溫熵變所描述。固體壓卡效應的制冷循環，如圖1所示。遵循以上的物理認識，經過數十年的發展，主流固態相變制冷材料的等溫熵變提高到了50J kg-1K-1左右，且需要較大的外場，這成為該技術走向應用的障礙。
展開 基于comsol的熱電+電卡制冷仿真分析
image_process=/format,webp/resize,w_219" alt="基于comsol的鋰電池疊片電化學耦合熱分析的圖1" width="219"></span></p><p><br></p><p>隨著十年前凝聚態材料中巨電卡效應( Giant Electrocaloric Effect)的發現,如今電卡制冷技術從材料端到器件端都取得了長足的進展,并成為顛覆性創新研究熱點。由于無需依賴壓縮機目軀動電場能容易回收,電卡制冷器件輕便、無噪聲、易集成,因此有望應用在傳統技術以滿足的一些新需求、新領域中,例如:可穿戴熱管理器件、(數據中心)芯片原位熱管理、電動汽車低能耗熱管理等。</p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/202109/5ac31d4a81a9439d9a72208e7273079e.png" height="515" width="596"></p><p> 電卡效應是凝聚態材料在變化的電場強度下表現出的一種可逆的溫度變化。在電場變化過程中,電介質發生電偶極子嫡變,釋放或吸收相變潛熱。利用電卡材料的這一特性,可以建立與傳統蒸氣壓縮式制冷循環一一對應的電致固-固相變循環。和傳統制冷方式相比,其工作過程不直接釋放溫室氣體;而電能的回收和再利用使電卡制冷技術表現出非常高的循環效率。電卡制冷技術直接使用電場軀動,輕便無噪音、易集成,在可穿戴熱管理、芯片熱管理、分布式局域熱管理、航空航天等領域具有巨大的潛力。
展開 制冷人必懂的中央空調技術知識
四、冷熱水系統工作原理
它屬于二次換熱設備，在冷水機組內的工作原理與家用空調類似，只是在制冷劑蒸發側不同。家用空調是直接將冷量交換給了需要處理的空氣，而冷水機組是將冷量交換給循環水。循環水泵將被冷卻了的水送到需要進行空氣調節的房間內的風機盤管，通過風機盤管將冷量傳送給空氣。
冷凍水系統主要由循環水泵、補水閥、水箱、排氣閥、平衡閥、循環水管、風機盤管等部件組成，水系統布置靈活，獨立調節性好，能滿足復雜房型分散使用、各個房間獨立運行的需要。但是水系統易漏易蝕，家庭裝潢多為石膏類固定天花板，若滴水就會帶來很大 麻煩。
冷熱水機的適用范圍：
別墅；
醫院；
賓館；
酒店；
辦公；
寫字樓；
機場；
娛樂場所。
五、VRV系統的工作原理
VRV系統就是常說的多聯機，它輸送能量的介質是氟里昂，可以用細小的銅管代替粗大的風管，噪音也大大降低。多聯機就是用一個超大功率的室外主機帶動多個室內機，由于采取的是并聯方式，所以可方便地進行分區控制。
VRV冷媒分流技術和電氣控制技術有較高的水準，并且零部件的專用性強，因此的價格昂貴。VRV制冷劑系統的適用范圍：大面積多居室的單元房、復式住宅、庭院別墅、高檔商住樓、單元式辦公寫字樓等。
六、基本術語
名義制冷量：
是指空調器銘牌上標稱的制冷量；其工況按國家標準GB/T 7725--2004規定。
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4大微型制冷系統技術發展趨勢
S.Garimella等將一種微通道技術應用到氨/ 水吸收式制冷系統的各個組件上，該微通道內部結構如圖 8 所示。該模型適用于兩相流體的傳熱與傳質，液態流體從 A1 口流入，經過一系列平行微通道后匯集D1口，再進入下一層通道; 層與層之間微通道 的方向互相垂直，這種微通道模型以較小的壓力損失為代價，大大強化了傳熱與傳質。
M.D.Determan 等設計、制造并成功實驗了一 套熱能驅動的微型吸收式制冷系統，工質對為氨/水，系統的尺寸僅為 200 mm×200 mm×34 mm，質量為7 kg，制冷量為300 W，系統的內部結構如圖 9 所示，結果表明，優化解吸器以增加制冷劑的生成量和優化蒸 餾器以純化制冷劑蒸氣有利于提高系統的 COP。近年來國內外微型吸收式制冷系統對比如表 2 所示。
3 微型半導體制冷系統
半導體制冷系統，又稱熱電制冷系統，沒有壓縮 機等運動部件，也沒有制冷劑，因此具有控制方便、運行可靠、布局靈活、適應性強等特點，在小型空調系統中應用廣泛，且隨著近年來材料科學的進步，該系統的 COP 不斷上升，與其他微型制冷系統相比優勢日益凸顯。
3. 1 半導體制冷系統原理
帕爾貼效應是熱電制冷的基本原理。典型的半導體制冷器如圖 10 所示。
接上直流電源后，電流由 N 型半導體流向 P 型半導體時吸收熱量，形成冷端，電 流由 P 型半導體流向 N 型半導體時釋放熱量，形成熱端。N 型和 P 型半導體交替排列，將熱量從冷端轉移至熱端，達到制冷的目的。
展開 半導體制冷技術數值模型建立及仿真 ￥2000
<p><a href="https://baike.baidu.com/item/%E7%83%AD%E7%94%B5%E5%88%B6%E5%86%B7" rel="noopener noreferrer" target="_blank">熱電制冷</a>又稱作<a href="https://baike.baidu.com/item/%E6%B8%A9%E5%B7%AE%E7%94%B5%E5%88%B6%E5%86%B7" rel="noopener noreferrer" target="_blank">溫差電制冷</a>，或半導體制冷，它是利用熱電效應（<a href="https://baike.baidu.com/item/%E5%B8%95%E5%B0%94" rel="noopener noreferrer" target="_blank">帕爾</a>帖效應）的一種制冷方法。本案例建立了一模型，模型由上下兩層組成，上層是由T1-T24組成，下層是由B1-B24組成，由于上層偶數為絕熱材料，因此，建立模型中可以去掉，用絕熱邊界簡化代替，同樣地，由于下層奇數為絕熱材料，所以下層奇數材料也可以簡化去掉。因此模型可建立為如圖所示。
展開 納米應力效應在鐵電體中誘導強電卡效應
【前言】
制冷技術的應用覆蓋了國家安全、工農業生產、生物醫療、科學研究和日常生活等各領域。目前制冷仍幾乎完全依賴壓縮機技術，但壓縮機制冷無法擺脫制冷劑的使用，對全球環境和氣候影響顯著。此外，壓縮機制冷效率低，每年消耗超過6%的全球總電能，間接排放CO2約52億噸，進一步危害環境。再者，壓縮機體積大、重量重，無法用于集成電路芯片的局域制冷。因此，開發體積小、重量輕的新型高效環保制冷技術迫在眉睫。電卡效應通過電場來誘導鐵電體的相變和偶極熵變、控制材料的吸/放熱過程，可實現熱搬運和制冷。電卡制冷無需危害環境的制冷劑，效率更是壓縮機制冷的3-5倍，且具有體積小和重量輕的特點。電卡效應將為制冷技術的發展帶來革命性突破。
電卡制冷走向實用的關鍵在于高性能電卡材料的制備。鐵電聚合物是實現高性能電卡制冷最具潛力的材料之一，但是其強電卡效應需要較高的電場來激發。另外，聚合物熱導率低，這嚴重制約了電卡材料與制冷器的快速傳熱，限制了其實際制冷效果。
【圖文導讀】
圖1
(a)鐵電聚合物納米線陣列—多孔氧化鋁模板混合型電卡材料示意圖；(b-i) 混合型電卡材料的微觀結構圖。
針對上述挑戰，近日華中科技大學光學與電子信息學院姜勝林教授、張光祖副教授團隊、賓夕法尼亞州立大學Qing Wang教授課題組、Sulin Zhang教授課題組和華中科技大學能源與動力工程學院楊諾教授團隊合作，提出了全新的基于鐵電聚合物納米線陣列—多孔氧化鋁模板的混合型電卡材料（圖1）。
展開 動態雙面神行為：在地球-太陽/太空系統的被動式冷-熱調控
考慮到這一挑戰，學者們一直在不斷探索：是否可以通過在不同季節（時間）或地區（空間）轉移能量來減少建筑物在供暖和制冷方面對電力的需求？盡管在當前技術條件下，這一設想似乎有些遙遠，但通過調整建筑材料的成分，從而改變它們的太陽光吸收和紅外輻射光譜，以實現其溫度的調節，卻是一個切實可行的策略。太陽作為地球上最重要的能量來源，表面溫度接近5700K，其熱輻射能量可以通過光熱技術轉化為熱能。另一方面，考慮低至3K的外太空背景溫度，人們也可以通過輻射制冷技術獲得外太空的冷量，而無需額外的能量輸入，從而實現被動冷卻。
被動式太陽能加熱和輻射制冷技術已經在水相變調控（蒸發和冷凝）、智能服裝（加熱和制冷）、智能窗戶（室內取暖和制冷）、冰去除和冰川保護等領域得到廣泛研究。然而，過去的研究往往將這兩種技術的探索視為相對獨立的，缺乏對它們聯合研究的系統性探索。最近的一項研究（PANS，2022，119(17), e2120557119）讓我們認識到，將這兩種技術結合起來可能會激發出更具潛力的應用場景，并為多種情境下的溫度智能調控提供了機遇。
02
成果掠影
為增強研究人員對于上述兩種技術聯合研究，河海大學楊濤教授、澳大利亞昆士蘭大學Yusuke Yamauchi教授、浙江海洋大學徐興濤教授等團隊結合近期相關工作，撰寫了本篇綜述。此外，特別感謝南京大學的張嘉漢博士和中國科學院蘭州化學物理研究所的何成玉博士，他們在本文內容的討論過程中提供了寶貴的意見。
基于不同材料光譜特性以及能量流動方式，我們對如何將太陽能加熱技術與輻射制冷技術有機結合以實現被動式冷熱調控相關應用進行了全面綜述。特別地，提出“動態雙面神”行為構架兩種技術之間的聯系。太陽能光熱轉換和輻射制冷作為一對孿生應用，在各種場景中動態調控的便利性和節能性應當被充分重視。
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