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Scalable colored sub-ambient radiative coolers based on a polymer-Tamm photonic structure

本文介绍了一种基于聚合物Tamm光子结构的彩色日间辐射冷却器,通过调控Q因子实现了高红外发射率与可定制的太阳光谱吸收,不仅实现了显著的亚环境降温效果,还通过卷对卷沉积技术实现了大规模的可扩展制造。

原作者: Tianzhe Huang, Qixiang Chen, Jinhua Huang, Yuehui Lu, Hua Xu, Meng Zhao, Yao Xu, Weijie Song

发布于 2026-02-10
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原作者: Tianzhe Huang, Qixiang Chen, Jinhua Huang, Yuehui Lu, Hua Xu, Meng Zhao, Yao Xu, Weijie Song

原始论文采用 CC BY 4.0 许可(http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/)。 这是对下方论文的AI生成解释。它不是由作者撰写或认可的。如需技术准确性,请参阅原始论文。 阅读完整免责声明

这是一篇关于“彩色降温涂层”的前沿科学论文。为了让你轻松理解,我们可以把这项技术想象成给建筑或汽车穿上一件**“既能变色、又能自动吹空调”的智能皮肤**。

以下是通俗易懂的解读:

1. 背景:现在的“降温衣”太丑了

想象一下,如果你想让房子在夏天不那么热,你可以给它涂上一层特殊的“降温漆”。这种漆非常神奇,它能把热量像发射信号一样,直接发射到冰冷深邃的外太空去。

问题在于: 目前大多数这种能降温的材料,看起来要么是银闪闪的(像镜子),要么是白茫茫的一片。虽然降温效果好,但它们太“土”了,甚至会因为反光太强而晃得路人睁不开眼,或者让房子看起来像个大冰箱,不符合美学需求。

2. 核心挑战:色彩与降温的“零和博弈”

科学家们想过给降温材料“染色”,但遇到了一个巨大的矛盾:

  • 染色的原理通常是吸收一部分光。
  • 降温的原理是尽量反射掉太阳光,不让热量进来。

这就好比你穿一件彩色的衣服,颜色越鲜艳,说明这件衣服吸收的光越多。吸收的光多了,衣服就会变热。如果你为了追求好看而选了深色,那这件“降温衣”可能还没开始降温,自己就先被太阳晒成“烤肉”了。

3. 论文的黑科技:神奇的“光子滤镜” (Tamm 结构)

这篇论文的作者们想出了一个绝妙的主意:不要用化学染料去“染”颜色,而是用“结构”来“造”颜色。

他们设计了一种叫做“聚合物-Tamm光子结构”的微观层。你可以把它想象成一个极其精密的“光线筛子”

  • 在可见光范围内(我们眼睛看到的颜色): 这个“筛子”非常挑剔,它只允许特定波长的光通过(比如只让蓝色光通过,剩下的反射掉),这样我们看到的颜色就是鲜艳的青色、品红色或黄色。
  • 在红外线范围内(热量): 这个“筛子”又变成了“超级发射器”,能高效地把热量“嗖”地一下射向外太空。

最厉害的地方在于: 这个“筛子”的精度(论文里叫 Q-factor)可以调控。通过精准设计,他们让颜色看起来非常鲜艳,同时又几乎不吸收太阳的热量。

4. 实验成果:不仅好看,而且真凉快

科学家们在实验室和户外进行了实测,结果非常惊人:

  • 真降温: 在大太阳底下,这些彩色的涂层能让物体比周围空气温度低 2.6 到 8.8 摄氏度!即使在晚上,它也能持续降温。
  • 大规模生产: 他们不仅做出了小样,还用一种叫“卷对卷”(Roll-to-Roll)的技术,像印刷报纸一样,做出了长达 5 米、宽 60 厘米的大面积彩色降温膜。
  • 很耐用: 这种膜不仅颜色稳,还很结实,不怕刮擦,甚至还能拉伸,非常适合贴在汽车表面或建筑外墙上。

5. 总结:未来的生活场景

这项研究为我们描绘了一个美好的未来:
未来的城市建筑不再是冷冰冰的银色或白色的方块,而是可以拥有五彩斑斓、充满艺术感的外墙。这些墙壁本身就是“天然空调”,不需要消耗一度电,就能在烈日炎炎的夏天,默默地把热量排向宇宙,让城市变得更凉爽、更节能、更美观。

一句话总结:科学家发明了一种“彩色皮肤”,它既能像彩虹一样好看,又能像冰块一样在阳光下保持凉爽。

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