2023年3月9日，高起点新刊Nano Research Energy (https://www.sciopen.com/journal/2790-8119) 创刊主编清华大学曲良体教授发表题为“Integrated radiative and evaporative cooling beyond daytime passive cooling power limit”的辐射制冷最新研究成果。

    被动冷却技术有望替代传统电力制冷方案，减少能源消耗与各类泄露污染。辐射冷却是一种新兴的被动冷却技术，降温过程中不需要额外的能源消耗，由1900年普朗克提出的黑体辐射定律发展而来。随着纳米光子学的快速发展，新型光子晶体、超材料的不断出现，能够日间应用的辐射冷却材料也开始问世，避免了日间太阳辐射对材料散热的影响。然而，现有的日间辐射冷却技术，受普朗克定律限制，常温下的冷却功率难以突破150 W m^–2，导致其制冷效果远低于现在使用的压缩机制冷技术，这极大地影响了日间辐射冷却技术实际的应用。因此，急需发展一种具有高冷却功率的被动冷却技术。

图1. 基于辐射-蒸发冷却技术的日间高效被动冷却。(a) 原位辐射冷却、蒸发冷却过程的示意图；(b)辐射-蒸发冷却功率与传统被动冷却技术性能比较图；(c) 辐射-蒸发冷却材料的可扩展性红外降温效果图。

    针对以上问题，曲良体教授团队提出了辐射-蒸发冷却技术方案，建立了原位的界面蒸发冷却和辐射冷却，实现了同步的制冷过程。多孔聚丙烯酰胺水凝胶作为蒸发冷却层，允许水充分流过整个蒸发层，以强制对流形式散热的同时具有高蒸发率。P(VDF-TrFE)为透气辐射冷却纤维层，在大气窗口的平均发射率超过76 %，同时反射90 %的可见光，实现了优异的日间辐射冷却效果。整个材料系统实现了低可见光吸收率、高红外发射率、快速的水蒸发能力，在白天的最大平均冷却功率为710 W m^–2，可以将水冷却6 ºC以上，平均净冷却功率可达630 W m^–2。此外，还建立了可用于人体和设备的功能冷却器件（图1），为发展新型被动冷却技术提供了参考借鉴。清华大学博士研究生姚厚泽为论文第一作者。