标题(备选2):我国科研团队攻克无电制冷关键难题,新型高分子涂层可高效被动降温

问题——高温叠加用电高峰下,传统降温方式的能耗与峰值负荷压力更加突出;近年来,极端高温天气增多,建筑和城市空间的降温需求持续上升。空调等主动制冷手段虽能迅速降温,但也推高用电量与峰值负荷,部分地区由此出现“越热越用电、越用电越排放”的连锁反应。如何保证舒适度的同时降低对电力的依赖,成为节能降碳和韧性城市建设中的关键问题。 原因——被动辐射制冷的关键在于“热通道管理”,核心是光谱选择性调控。物体与外界的热交换主要通过热传导、热对流和热辐射完成。无电制冷涂层并非简单“隔热”,而是通过构建特定界面,实现对能量流入与流出的不对称调节:一上尽量减少固体接触带来的传导热输入,并通过表面结构影响近表层空气流动与换热;另一方面热辐射通道上进行针对性设计,形成“太阳波段高反射、长波红外高发射”的光谱特性,从源头降低吸热,同时增强向外散热。 影响——“反射+发射”的波长分工,为无电降温提供物理基础并拓展应用场景。太阳辐射能量主要集中在0.3至2.5微米波段,材料一旦吸收该波段能量,表面温度就会明显升高。因此,高性能无电制冷涂层首先要在该波段实现高反射率,尽量把入射能量反射出去。同时,地表物体会持续以红外形式向外辐射热量,8至13微米波段处于大气“透明窗口”,辐射更容易穿透大气向高空散逸。若涂层在该窗口波段具备高发射率,就能更高效地把热量以红外辐射形式释放。两者叠加形成净散热,在夏季日照条件下,有望实现材料表面温度低于环境温度,为屋面、外墙、储罐、通信机柜等暴露型设施提供被动降温路径。 对策——高分子基体带来可加工与成膜优势,功能填料与微结构决定性能上限。兰州对应的研究聚焦高分子基无电制冷涂层的工程化路线:以聚合物作为基体和粘结载体,利用其成膜性、耐候性与可施工性,适配喷涂、刮涂等工艺,满足大面积与复杂曲面应用;同时通过分散功能填料,实现光谱响应的定向设计。在太阳波段,需要具备强散射、强反射能力的无机粒子提升反射率;在8至13微米波段,则需引入可增强红外发射的介电材料或微结构设计,提升“向外辐射”能力。研究还指出,通过控制填料种类、粒径分布、形貌与含量,并引入多孔结构、纹理结构等微纳构型,可在一定程度上兼顾反射、发射与涂层力学稳定性,推动材料从实验室指标走向户外长期稳定。 前景——规模化落地仍受环境与热平衡约束,需要以场景化评估推进标准与验证体系。业内人士表示,无电制冷涂层的实际降温幅度并非固定值,会受到日照强度、云量与湿度、风速、基底导热特性以及周边辐射环境等因素影响,本质上取决于“吸收的热”与“释放的热”之间的动态平衡。因此,下一步研发与推广需要更突出场景化验证:在建筑领域,应结合屋面构造、保温层配置与防水体系,评估全年能耗收益与维护成本;在工业储运与户外设备领域,要更关注耐候、耐腐蚀、抗污与附着力等工程指标,并建立可量化的现场测试方法。随着城市更新与公共建筑节能改造提速,若该类材料在成本、寿命与施工便捷性上形成综合优势,有望成为与遮阳、通风、保温等措施互补的“材料端降温”方案,在削峰减排与缓解热岛效应上释放更大潜力。

从“用电降温”到“材料自降温”,高分子无电制冷涂层提供了一条通过物理机制优化能量交换的路径。其能否在复杂气象与真实工程场景中保持稳定、耐久且便于维护,将直接影响推广速度与应用深度。随着技术迭代与标准体系完善,这类被动降温材料有望在城市节能与韧性建设中发挥更大作用,为绿色发展提供更具性价比的选择。