近日，清华大学化工系张如范团队在Coatings发表了题为《A Perspective on Radiative Cooling Paints: Bridging the Gap Between Optical Optimization and Practical Application》的前瞻性展望论文。第一作者为博士生赵卓菁，通讯作者为张如范副教授。
辐射制冷作为一种无需外部能源的被动冷却技术，通过大气透明窗口（8–13 μm）实现无能耗散热，在建筑节能、缓解城市热岛效应、热管理等领域具有广阔应用前景。辐射制冷涂料是一种极具工程价值与应用潜力的材料。近十年来，辐射制冷涂料领域的研究目标正发生深刻转变：从最初追求接近理论极限的光学性能（即接近于1的太阳反射率与大气窗口发射率），逐步转向对更高制冷功率、更精细光谱设计、更长环境耐久性等实用化指标的综合考量。本文从材料设计与制备策略、多波段光谱工程、互补技术融合、耐久性结构设计等多个维度，全面梳理了辐射制冷涂料的研究进展，并重点探讨了其在实际应用中面临的环境耐久性、规模化生产、多功能集成等核心问题（图1）。同时系统阐述了辐射制冷涂料从光学性能优化到实际应用的关键挑战与解决方案，为推动该技术从实验室走向规模化应用提供了战略路线。
开发高性能辐射制冷涂料的核心在于同时实现高太阳反射率与高大气窗口发射率。通过光子结构设计与优化，许多辐射制冷涂料已经实现了接近理论极限的光学性能。文章系统梳理了多孔聚合物结构与随机粒子结构两大设计路径，并指出在保证高光学性能的同时，需要考虑平衡机械强度、耐久性与制备工艺的可扩展性。为适应多样化应用场景（如建筑、汽车、光伏设备），辐射制冷涂料正从单一白色高反射向彩色化、透明化、动态响应方向发展。通过红外波段的选择性发射、宽带发射与低发射率设计，辐射制冷涂料可实现热通量调控，进一步拓展其在城市热岛缓解、节能建筑等领域的应用潜力。单一辐射制冷机制在高温高湿环境下性能受限。为了进一步提升制冷功率，研究者们通过蒸发制冷、荧光材料、相变材料等技术与涂料的融合，实现全天候、全气候的高效热管理。实际户外应用要求涂料具备长期耐候性。单层涂层设计往往难以同时满足高冷却性能与严苛的环境耐久性要求。对涂层进行协同结构设计，例如多层结构和梯度分布结构被证明是提升涂层耐久性、界面附着力与光学稳定性的有效途径，为其大规模工程应用奠定了结构基础（图2）。
辐射制冷涂料已从实验室走向产业化前沿，但其全面推广仍面临耐久性评价标准化、制造成本控制、多功能集成等挑战。未来研究应聚焦于智能响应材料、低碳生产工艺、跨学科系统集成等方向，推动辐射制冷涂料成为建筑、交通、能源等领域广泛应用的高效节能方案。
图1. 辐射制冷涂料研究框架。
图2. 辐射制冷涂料的结构设计策略。
第一作者：赵卓菁
通讯作者：张如范副教授
文章信息：Zhuojing Zhao, Zhenyu Guo, Ya Huang, Siming Zhao, Yonglu Zang, Fan Lan, Ruina Liu, Linan Feng, Shuang Tao, Qixuan Cai, Mengxin Lei, Rufan Zhang*, A Perspective on Radiative Cooling Paints: Bridging the Gap Between Optical Optimization and Practical Application, Coatings 2026, 16, 27.
DOI: https://doi.org/10.3390/coatings16010027.
论文链接:https://www.mdpi.com/2079-6412/16/1/27
