輻射冷卻技術
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-04
輻射冷卻技術的視頻教程
鈦合金切削損傷控制與冷卻優化：提升加工質量的關鍵技術解析
在高端制造領域，鈦合金因其優異的比強度和耐高溫性能，成為航空發動機渦輪盤、葉片等關鍵部件的首選材料。然而，其切削加工過程中存在的表面質量控制難題，已成為制約精密制造水平提升的核心瓶頸。航空工業標準明確要求渦輪盤等承力部件的表面粗糙度需控制在 Ra≤0.8 μm，同時殘余應力分布需滿足疲勞強度設計規范，這對切削過程中的損傷演化調控提出了嚴苛挑戰
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輻射冷卻技術的實例教程
傳統的冷卻技術，如空調等傳統冷卻方法，加速導致溫室氣體排放，加劇了氣候變化。輻射冷卻技術已經成為一種很有前途的替代方案，它提供有效的冷卻能力，不消耗電力，并且不會向環境中釋放有害化學物質。這種新的冷卻技術是通過反射太陽輻射并將紅外輻射發射到寒冷的空間中來實現的。為了達到有效的冷卻效果，材料在大氣窗口波段(8 ~ 15 μm)具有高發射率，在太陽波段(0.3 ~ 2.5 μm)具有高反射率。
然而，在高溫環境中，材料與環境之間的高溫差異會導致熱交換和導熱，從而削弱冷卻效果因此，開發輻射冷卻材料的另一個關鍵因素是降低導熱性。低導熱系數阻礙了通過直接傳導獲得大量熱量，但由于其固有的脆性和易開裂性，也給材料的加工和機械性能帶來了挑戰，這可能會損害結構的完整性和耐久性。因此，開發具有低導熱性的柔性和堅固的輻射冷卻材料對于輻射冷卻技術的實際應用至關重要。
隨著輻射冷卻材料的發展，人們發現了多孔聚合物薄膜與傳統的冷卻材料相比它們的重量輕，柔韌性好，導熱性低。此外，多孔聚合物薄膜通過操縱孔徑和孔密度來控制傳熱的能力是一個關鍵優勢。研究人員仍在探索如何優化多孔聚合物輻射冷卻材料的孔徑和孔密度，以達到最佳的冷卻性能。
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成果掠影
近期，復旦大學材料科學系膠體微球與涂料課題組武利民教授和游波教授針對開發具有低導熱性的柔性輻射冷卻材料取得最新進展。竹蓀屬鬼筆菌科，主要生長在中國四川，適宜生長溫度為20 ~ 23℃。其莖的表面有明顯的孔隙，在高倍顯微鏡下，很明顯這些大孔隙是由更小的亞微孔組成的(圖1) 。該團隊受其多層多孔生物結構的啟發，提出了一種新型的hollow@porous輻射冷卻膜，該膜將中空微粒和多孔聚合物結合在一起。
展開 輻射冷卻是指物體通過反射太陽光和輻射散去熱能的過程，不需要損耗電能就能實現環境的被動降溫。問題在于，現有的輻射冷卻技術要么效果不好，要么不實用。而輻射冷卻技術的關鍵之一，在于表面涂層的性能。
有鑒于此，美國哥倫比亞大學N. Yu和Y. Yang團隊報道了一種操作簡單、成本低廉、可規模化的多級次多孔聚合物涂層制備方法，實現了高效率的被動輻射冷卻。
圖1. P(VdF-HFP)HP薄膜的制備和光學性能
材料的選擇：
P(VdF-HFP)具有優異的電磁性能，其作為被動輻射冷卻涂層具有以下幾個優勢，從而確保了P(VdF-HFP)可以在LWIR窗口有效輻射熱量。
1）在太陽光譜區域（λ = 0.3-2.5 μm）具有可以忽略的消光系數，使太陽光加熱降低到最小。
2）分子結構中不同的振動模式，導致在熱波長處具有多個消光峰。
3）具有優異的抗老化、防污、防紫外線能力。多孔結構使得薄膜更具疏水性能。
簡便的涂層制備方法：
研究人員以P(VdF-HFP)、水和丙酮混合物作為前驅體溶液（水不是溶劑，丙酮是溶劑），采用相轉化法制備得到多級次多孔聚合物膜，放置在于基底上然后在空氣中干燥。丙酮的快速蒸發導致P(VdF-HFP)從水中發生相分離，從而形成微納米尺度的液滴。水蒸干之后，富含微納米孔道結構的P(VdF-HFP)HP薄膜也就形成了。
值得一提的是，這種涂層可以通過類似刷墻的方式進行施工，對于實際應用極具吸引力。可以采用刷涂、浸涂、噴涂等各種工藝，也適用于金屬、木材、塑料凳多種基材。除此以外，P(VdF-HFP)HP還可以做成穩固的科循環的片層材料。
圖2. P(VdF-HFP)HP光學性能
圖3.
展開 來源 | ACS Nano
01
背景介紹
黑體輻射具有高度不對稱的連續光譜，完全依賴于表面溫度，導致在頻率或動量域塑造熱發射光譜一度被認為是難以捉摸的任務。納米光子學的進步，使熱發射在動量域和頻率域的調節成為可能。由于設計原理的復雜性，角度選擇熱發射比波長選擇熱發射更具挑戰性。早期試圖將熱發射轉向某一方向的嘗試僅限于窄光譜或特定極化，導致當在整個光譜中平均時，它們的角選擇性變得適中，因此它們的平均(8?14 μm)發射率(εave)和角選擇性是名義的。因此尚未報道實質性的定向輻射冷卻效應。此外，定向熱發射器或輻射冷卻器的實際用途仍然不清楚。
02
成果掠影
近期，華中科技大學胡潤副教授、韓國慶熙大學Eungkyu Lee和Sun-Kyung Kim教授團隊制備了一種寬帶定向輻射冷卻器，在p和s極化中都具有高振幅側發射。采用貝葉斯優化方法對其多維結構的變量進行優化，使目標光譜中的角選擇性和總半球發射率εT達到最大。用標準半導體工藝精確制造了該結構。利用能量-動量色散揭示了定向發射的基本物理原理，定向發射在多個特殊的epsilon波長處達到峰值。作者發現，由于溫室效應，全方位熱發射器在封閉系統中可能無效。相比之下，該研究團隊開發的側發射熱發射器即使在封閉系統中也能保持冷卻性能。此外，它還可以為靠近光電器件的用戶提供熱舒適。
展開 來源 | Advanced Functional Materials
01
背景介紹
被動輻射冷卻(PRC)材料能夠在零能量輸入的情況下，通過8~13 μm范圍內的大氣透明窗口持續向寒冷的外太空散熱，有利于降低全球能耗，因而在建筑制冷、人體熱量管理、光伏設備制冷、發電和水回收等領域具有廣闊的應用前景。目前，超材料、無機多層結構、納米粒子嵌入結構、多孔聚合物薄膜等均被設計用于PRC領域，并且獲得了高效的PRC效率。為了應對多變的天氣，制冷效率的動態調節顯得尤為重要，但目前僅有少數能夠通過溫度或液體浸潤來實現PRC效率調節的相關報道。然而，這些動態PRC材料的響應性因素在現實環境中具有不可預測性以及不穩定性，且切換速度非常有限。為了滿足實際應用的要求，實現PRC材料冷卻效率的超快和穩定按需控制是極其必要的，但具有挑戰性。
聚合物分散液晶(PDLC)內部呈現多孔結構，通過電場能夠對液晶微滴與聚合物基質間的折射率匹配性進行調節，從而實現薄膜光學性能變化。由于制備簡單且成本低，PDLC在動態光學調節窗、建筑墻壁、投影屏幕等方面得到了廣泛的應用。實際上，PDLC的聚合物基體在紅外區域具有特殊的化學鍵振動，有望在大氣窗口范圍內產生穩定的紅外熱發射，這在過去的研究中顯然被忽視了，有待于進一步的探索。
展開 來源 | Science Advances
原文 | https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adg1837
01
背景介紹
隨著柔性材料和加工技術的發展，柔性電子皮膚被視為下一代可穿戴電子設備的“新載體”。運用柔性電子設備結合無線通信技術可以提高信號采集的準確性和多樣性，在臨床檢測和精準醫療中有巨大應用潛力。
然而，柔性電路工作時會產生并積累焦耳熱，導致人體佩戴不舒適甚至面臨皮膚燒傷的風險。此外，戶外溫度、光線以及對流效應同樣會對柔性傳感系統的信號采集造成干擾。因此，開發可以與柔性電子設備良好結合的柔性材料，實現器件散熱、抗環境干擾等功能成為目前國際學界及工業界關注的前沿課題。現有的熱管理技術主要以基于熱傳導和熱對流的方式進行散熱，但是這些散熱模塊因為自身體積、重量以及剛性等限制而不適用于可穿戴柔性電子設備中。
02
成果掠影
香港城市大學于欣格/雷黨愿團隊開發了一種通用的熱管理策略，通過使用超薄、柔軟的輻射冷卻界面（USRI），該界面允許通過輻射和非輻射傳熱來冷卻皮膚電子設備中的溫度，從而實現大于56°C的溫度降低。USRI的輕質和固有的柔性使其能夠用作適形密封層，因此可以很容易地與皮膚電子設備集成。從而可以演示包括柔性電路的焦耳熱被動冷卻，提高表皮電子器件的工作效率，以及穩定皮膚界面無線光電體積描記傳感器的性能輸出。這些結果為在先進的皮膚界面電子設備中實現有效的熱管理提供了一條替代途徑，用于多功能和無線操作的醫療保健監測。
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輻射冷卻技術的相關專題、標簽、搜索
輻射冷卻技術的最新內容
為什么使用模具溫度加熱冷卻成型技術?
模具設計者和開發者在高分子射出成型加工制程上，經常遭遇結合線、流紋、凹痕等缺陷，或是加纖塑料件的表面浮纖等成型問題。一般來說，這些問題可藉由提高模具溫度獲得改善，然而，提高模具溫度會導致成型周期時間延長。因此，業界開始應用一項新的成型加工技術-快速模具溫度加熱冷卻成型技(Variotherm)，藉由模具溫度的快速切換，換取制程不同階段所需的溫度。快速模具溫度加熱冷卻成型技術在充填階段迅速提高模具表面溫度
模具設計者和開發者在高分子射出成型加工制程上，經常遭遇結合線、流紋、凹痕等缺陷，或是加纖塑料件的表面浮纖等成型問題。一般來說，這些問題可藉由提高模具溫度獲得改善，然而，提高模具溫度會導致成型周期時間延長。因此，業界開始應用一項新的成型加工技術-快速模具溫度加熱冷卻成型技(Variotherm)，藉由模具溫度的快速切換，換取制程不同階段所需的溫度。快速模具溫度加熱冷卻成型技術在充填階段迅速提高模具表面溫度
因為高溫會使電池的循環壽命明顯降低，同時在高倍率充電時也不安全。目前市面上的新能源車電池，主要有4種電池冷卻方式，分別是自然冷卻、風冷和液冷、直冷這四種。
汽車電池熱管理冷卻方式介紹
自然冷卻
自然冷卻是最基礎和最簡單的冷卻方式，?是依賴環境溫度進行散熱的被動方式，?利用空氣的自然對流來散熱，不需要額外的能源輸入。
?這種方式優點是成本低、?無能耗且不需要額外空間，?缺點是散熱效率較低，?
冷熱調控的能量流動軌跡以及對應材料的理想光譜
(3) 光熱轉換與輻射制冷應用場景對比：
太陽加熱和輻射冷卻技術在水資源獲取、發電、智能服裝、溫控建筑物、智能窗戶、防結冰及冰川保護和農業種植等領域展現出巨大潛力。本文全面地闡述了在不同應用條件下加熱、制冷以及動態冷熱調節的相關研究工作并且詳細分析其光譜調控方式。
來源 | The American Ceramics Society官網
一種新的受甲蟲啟發的陶瓷輻射涂層應用于房屋屋頂，圖片來源：香港城市大學
隨著全球氣溫持續上升，面臨與高溫有關的疾病和死亡風險的人比以往任何時候都多。雖然空調似乎是一種解決方案，但使用這項技術會導致氫氟碳化物和溫室氣體的排放，從而推動氣候變化。因此需要其他不會產生任何排放的冷卻方法
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
因此，開發具有低導熱性的柔性和堅固的輻射冷卻材料對于輻射冷卻技術的實際應用至關重要。
隨著輻射冷卻材料的發展，人們發現了多孔聚合物薄膜與傳統的冷卻材料相比它們的重量輕，柔韌性好，導熱性低。此外，多孔聚合物薄膜通過操縱孔徑和孔密度來控制傳熱的能力是一個關鍵優勢。研究人員仍在探索如何優化多孔聚合物輻射冷卻材料的孔徑和孔密度，以達到最佳的冷卻性能。
來源 | ACS Nano
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黑體輻射具有高度不對稱的連續光譜，完全依賴于表面溫度，導致在頻率或動量域塑造熱發射光譜一度被認為是難以捉摸的任務。納米光子學的進步，使熱發射在動量域和頻率域的調節成為可能。由于設計原理的復雜性，角度選擇熱發射比波長選擇熱發射更具挑戰性。早期試圖將熱發射轉向某一方向的嘗試僅限于窄光譜或特定極化
被動輻射制冷是一種新興的制冷技術，通過大氣窗口(8-13μm)將輻射熱量傳遞到溫度較低的周圍環境，輻射冷卻技術在個人熱管理方面顯示出巨大的潛力。因此各種輻射冷卻紡織材料已經得到開發用于不同環境下的人體冷卻，包括室內和室外。基于此，目前平衡人體相容性(無害和舒適)和高冷卻性能仍然是開發個人輻射冷卻熱管理織物的嚴峻的挑戰。
來源 | Materials Today Sustainability
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背景介紹
2021 年，基于各種制冷劑汽化和壓縮的傳統冷卻系統消耗的電力約占美國總電力消耗的10%，這導致環境中大量的溫室氣體排放，從而加速全球變暖。因此，當前開發一種環保節能的冷卻技術十分重要。被動輻射冷卻（PRC）方法可以有效地反射太陽光（0.3
