近日，东南大学能源与环境学院赵东亮教授在能源与环境领域顶级学术期刊《Energy & Environmental Science》（影响因子32.5）上发表了题为“Both sub-ambient and above-ambient conditions: a comprehensive approach for the efficient use of radiative cooling”的研究论文。论文提出了一种动态调控8-13μm波段以外中红外发射率的光谱自适应辐射制冷策略，通过宽谱发射率液体在温敏凝胶中的定向传输，实现了发射体在宽谱发射率模式与选择性发射率模式间的光谱动态自适应切换。
热辐射通常由高温热源向低温热源传输，地球表面物体可以利用外太空（~3 K）作为可持续冷源不断获取冷量。然而，仅有一小部分地表红外辐射（8-13μm）可以穿过大气，而8-13μm波长以外的红外辐射会被大气层吸收并与大气产生净红外辐射热交换。在实际应用中，地表发射体（即冷却对象）一般伴随着间歇性的加热热流，如表面吸收太阳辐射强度的昼夜/季节变化和内部产热装置的周期性启停，其温度会周期性地在高于环境温度和低于环境温度之间切换。地表发射体与大气的净红外辐射热交换可能会对亚环境温度发射体造成加热负效益，但对高于环境温度发射体带来冷却正效益（如图所示）。传统辐射制冷材料的静态光谱特性（宽谱发射率或大气窗口选择性发射率）仅能实现特定冷却状态下（高温冷却或低温冷却）的性能最优化，难以满足实际应用中的动态冷却需求。该工作获得的新型自适应辐射冷却材料在高温冷却状态下具有0.92的宽谱发射率，在低温冷却状态下具有0.85的选择性发射率，并通过户外测试分别实现了相比传统辐射制冷材料12.4℃和4.1℃的冷却效果提升。
能源与环境学院赵东亮教授为论文唯一通讯作者，2022级博士研究生汤华杰为论文第一作者。该工作得到了国家自然科学基金等项目的资助。
论文链接：
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2024/ee/d3ee04261h/unauth