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面对气候变暖与能源危机，我们希望通过系统梳理辐射冷却在各领域的实际应用进展，推动这项“无需耗能也能降温”的绿色技术从实验室走向日常生活，为节能减排提供新思路。

导 读

面对全球日益严峻的能源危机与气候变暖问题，如何在不耗能的情况下实现有效降温，成为科研界关注的焦点。辐射冷却技术能够将热量“发射”到深空，无需耗电便可实现降温，展现出巨大的节能与环保潜力。本文系统梳理了辐射制冷在建筑节能、个人降温、太阳能电池冷却、淡水收集等多个关键领域的应用进展与成效，厘清了辐射冷却的应用现状，也为其未来在现实生活中大规模推广提供了重要参考。

图1 图文摘要

在炎炎夏日，不开空调也能让房屋、衣物乃至太阳能电池“自我降温”，这是近年来备受关注的“辐射冷却”技术正在实现的目标。它的核心原理是：将热量以红外辐射的形式，透过大气中的“窗口波段”（8–13 μm）直接发射到外太空（图2）。这种方式不需要任何能量输入，却能有效降温。近年来，随着材料科学和纳米技术的进步，科研人员成功开发出可白天工作的辐射冷却材料，实现了从理论到现实可用的节能技术的突破。

图2 辐射冷却的基本原理

在本综述中，研究团队系统梳理了辐射冷却在建筑冷却，个人热管理，太阳能电池冷却，热电发电，淡水获取，粮食生产和储存等应用场景中的实际进展与潜力，展示了这项技术如何助力能源高效利用与可持续发展。

建筑冷却：降温不用电，新型“冷空调”

辐射冷却在建筑中主要包括三类方案：被动式冷屋顶利用高反射与高辐射材料实现全天降温；主动系统结合空气或水流循环控制热交换，提升调温能力；而热/电致变色材料则能根据温度或电信号调节光学属性，实现智能保温与散热切换。多种策略共同助力建筑在不耗电的前提下实现节能降温（图3）。

图3 辐射冷却应用于建筑冷却

个人热管理：穿上“降温衣”，不用风扇也清凉

传统服装容易阻挡人体热辐射，而新一代“冷却纺织品”通过高红外透过率或高发射率设计，让身体热量迅速散出。在阳光下，这些衣物可让皮肤降温多达5 °C。更先进的“双模式”面料甚至可以根据穿着方式实现“冬暖夏凉”。同时，彩色冷却织物的研发也解决了美观与功能难两全的难题（图4）。

图4 辐射冷却应用于个人热管理

太阳能电池冷却：提升效率，从“散热”开始

太阳能电池工作时常常因发热导致效率下降。加入辐射冷却结构后，可有效降低电池温度，从而提升电力输出、延长寿命。特别是在高效光伏电池中，精准调控材料光谱响应成为提升性能的新策略，也为未来光伏+冷却一体化器件提供了新思路（图5）。

图5 辐射冷却应用于太阳能电池冷却

热电发电：小型发电装置的新搭档

热电发电机依赖冷热端之间的温差工作。将辐射冷却材料应用于冷端，可全天候维持温差，提升发电效率。结合太阳能加热、光伏发电等技术的集成系统已初步实现小功率的连续供能，适用于远程传感器、可穿戴设备等场景（图6）。

图6 辐射冷却应用于热电发电

淡水收集：不用电的“制水机”

在干旱地区，辐射冷却还能通过降低表面温度至露点以下，将空气中的水汽冷凝成液态水，从而实现空气取水。并通过合理的结构设计、材料优化与吸附脱附机制优化，进一步增加取水量。此外，辐射冷却还被用于提高海水淡化效率，甚至实现夜间“结冰淡化”，拓宽了无电取水的边界（图7）。

图7 辐射冷却应用于淡水收集

粮食生产与储存：不插电也能控温保鲜

在高温环境下，农业大棚内温度过高会抑制作物生长。新型透明辐射冷却膜不仅能隔热降温，还能透过对植物有益的可见光，已在白菜、萝卜等作物中显著提升产量。同时，利用辐射冷却对粮食、果蔬等进行储存控温，也有望降低因腐烂变质造成的损耗（图8）。

图8 辐射冷却应用于粮食生产与储存

其他新兴应用：从日常生活到地球工程

辐射冷却技术正加速融入生活与工业系统：从提升舒适度的“空调口罩”、降低车内温度的汽车遮阳罩，到实现昼夜被动降温的冷能存储装置，甚至拓展至冰川保护及地球温控等前沿领域，展现出广泛的跨界应用潜力（图9，10）。

图9 辐射冷却在日常生活中的应用

图10 辐射冷却在大型工程中的应用

展望：挑战与未来

尽管辐射冷却应用潜力巨大，但在实际推广中仍需跨越多重障碍（图11）：

场景匹配不足：不同应用对材料性能要求差异大，需精细化设计与评估。

颜色受限：高效材料多为白色或银色，影响在建筑与服饰中的美观应用。

调控能力缺乏：多数材料“始终冷却”，难以适应气候变化与季节需求。

安全性待提升：部分材料可能存在毒性或释放微粒风险，需特别关注人身接触场景。

耐久性挑战大：暴露于风雨、紫外等环境下易老化，需增强防护与稳定性。

缺乏全生命周期评估：需关注材料从制造到回收的全流程环保性，确保真正绿色。

未来，若能在以上方面实现突破，辐射冷却有望真正从“科研概念”走向“绿色现实”，为全球低碳转型注入清凉动能。

图11 辐射冷却应用的挑战与展望

总结与展望

辐射冷却技术由于无需耗电便可实现降温，为应对全球能源紧张与气候变暖提供了一条兼顾效率与可持续性的创新路径。从建筑节能到个人穿戴，从清洁取水到绿色发电，这项源于自然的“降温术”正逐步渗透进我们生活的方方面面。尽管在材料安全性、耐久性、多样性与智能响应等方面仍存在挑战，但随着材料科学与系统集成技术的持续进步，辐射冷却有望在多个领域实现更广泛、更深入的应用。未来，它不仅是一项节能技术，更可能成为连接清洁能源、水资源与环境调控的重要纽带，助力构建更绿色、更智慧的低碳社会。

责任编辑

朱印龙  南京航空航天大学

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