我国无电制冷涂层技术取得突破性进展 新型材料实现零能耗降温

(问题)高温天气与城市热岛效应叠加的情况下,建筑制冷与工业散热需求迅速上升;传统空调与压缩机制冷主要依靠电力,把室内热量转移到室外,不仅加重电网负荷,也可能增加局部热排放。如何以更低能耗实现降温,成为节能降碳与韧性城市建设面临的现实问题。 (原因)无电制冷涂层的思路,来自对热量“最终去向”的重新理解:地表物体吸收太阳辐射后升温,最终仍需要以热辐射的形式向外释放。难点在于,大气层对多数红外波段并不透明,热辐射容易被水汽、二氧化碳等吸收并再辐射,难以直接传递到外层空间。研究显示,8至13微米波段存在相对通透的“大气透明窗口”,该区间对主要温室气体吸收较弱,热辐射更容易穿透大气向外传递。基于此,辐射制冷涂层通过“光谱工程”实现两项核心能力:一是在“大气窗口”内具备较高发射率,尽可能把物体热量转化为该波段红外辐射并释放;二是在可见光及近红外波段保持高反射,减少太阳辐射带来的净吸热,从而在一定条件下实现低于环境温度的被动冷却。 (影响)业内人士认为,若在建筑屋面、外墙、仓储冷链外壳、通信基站设备箱体等表面形成稳定涂膜,辐射制冷可与隔热材料、通风系统、遮阳设计形成互补:白天通过“反射太阳+窗口辐射”降低热增量,夜间依靠辐射散热更降温。对用电高峰时段而言,该技术有望降低空调负荷与峰值电力需求,从而减少间接碳排放;对工业与基础设施散热而言,可降低设备表面温度波动,提升运行稳定性并延长关键部件寿命。需要注意的是,辐射制冷效果受天气、湿度、云量以及周边热辐射环境影响,在多云高湿条件下性能可能受限,因此更需要场景化评估与系统集成设计。 (对策)从实验室现象走向可施工、可维护的工程涂层,关键跨越主要体现在三上。 一是功能单元构建与分散稳定。实现选择性辐射往往需要涂层中引入具备特定红外响应的微观结构或功能颗粒,并保证其在涂膜中高浓度、均匀且长期稳定分布。颗粒团聚、沉降会削弱光谱选择性,导致发射率与反射率下降。为此,需要在颗粒表面改性、分散体系设计、固化过程控制等环节形成配套工艺,提升批量生产的一致性。 二是耐候耐久与力学性能协同。户外涂层不仅要有降温效果,还要长期可用。紫外老化、酸碱腐蚀、雨水浸润与冷热循环都会改变树脂基体与界面结合状态,进而影响涂膜附着力、柔韧性与抗污性,并拖累光学性能。提升树脂稳定性、优化界面相容性与抗污染设计,是保持长期性能的关键。 三是制备工艺与成本控制平衡。涂层进入建筑与工业市场,需要适配喷涂、辊涂等常规施工方式,并在原材料、能耗与维护周期上具备综合成本优势。行业建议同步推进标准化检测、寿命评估、施工规范与质量追溯体系,用工程数据支撑规模化应用。 (前景)受访专家指出,随着“双碳”目标推进与城市更新提速,围护结构节能将从“单一保温”转向“反射—辐射—通风—储能”等多路径协同。无电制冷涂层若能在不同气候带形成可复制的应用方案,并在耐久性与全寿命成本上经受长期验证,未来有望成为建筑节能改造、公共设施降温与工业散热管理的重要补充。同时,针对不同地区湿度与云量差异开展分区设计,建立与能耗模型联动的评估方法,将直接影响其推广边界与效益上限。

把热量“送向太空”的思路看似大胆,本质上是对自然能量流动规律的工程化利用。无电制冷涂层能否从显著的物理效应走向可规模应用的产品,取决于材料体系、制造工艺、标准体系与应用场景的联合推进。以科学原理为基础、以工程可靠性为标准、以成本可控为前提,才能让这类技术在绿色发展中真正落地并形成实际效果。