近日,本课题组所撰写的综述论文“Colored Passive Daytime Radiative Cooling Paints: From Fundamentals to Applications”被期刊Chinese Journal of Chemical Engineering 录用。论文通讯作者为清华大学化工系张如范副教授,第一作者为本课题组博士生雷梦欣。
被动日间辐射制冷为降低制冷需求带来的能耗与碳排放提供了一种可持续的途径。在各类被动日间辐射制冷材料中,涂料因制备工艺简便、可适配多种基底,在实际应用中优势突出。然而,现有制冷涂料为获得高太阳反射率,通常仅呈现单调的白色或银色,这限制了其在建筑立面、车辆和光伏组件等对美观度要求较高的场景中的应用。彩色被动日间辐射制冷涂料旨在平衡色彩外观与制冷性能,通过合理的光谱设计克服着色导致的热负荷增加问题,即在可见光波段进行选择性窄带吸收,同时在太阳光谱的其他波段保持高反射率。
该综述从基础原理到实际应用对此类涂料进行了全面总结,重点围绕不同着色机制探讨材料选择与结构优化策略。该综述指出,在化学色方面,传统颜料虽便于规模化制备,但易产生太阳热吸收问题,可通过筛选高近红外反射颜料及优化涂层结构加以克服;在结构色方面,着色主要依赖光子微结构,目前仅等离子体共振结构、光子晶体等少数结构能良好适配涂料体系;此外,光致发光材料可将吸收的光重新发射,以量子点、稀土掺杂荧光粉为代表的高量子产率材料,为兼顾着色与制冷性能提供了新的解决方案。
该综述进一步探讨了着色给涂料实际应用带来的独特挑战与机遇,涵盖自清洁性、抗老化性、阻燃性与自适应性等关键性能,并展示了其在光伏及伪装领域的应用潜力。最后,该综述围绕工业兼容性、规模化制造和多功能集成等方向,对彩色被动日间辐射制冷涂料的未来发展进行了展望。

图1. 综述内容概览:不同着色机制(化学色、结构色以及光致发光着色)对应的材料选择与结构优化,以及涂料实际应用策略。
该研究工作得到了中石油创新基金等项目的支持。《中国化学工程学报(英)》(Chinese Journal of Chemical Engineering,CJChE)为中国化工学会会刊,旨在促进化学工程领域国际科技信息的交流,重点关注化学工程、化学工艺、生化工程、能源与环境工程等领域热点、难点问题。