芮智刚 左 然

(江苏大学能源与动力工程学院 镇江 212013)

在秋冬季节的清晨，草叶上、土块上常常会覆盖一层白色的结晶，这就是俗称的“结霜”。结霜是由于水汽在物体表面上凝华，意味着尽管此时气温高于0℃，但地表温度却低于0℃。这种现象就是辐射致冷，它是指地面上的物体通过辐射换热，将自身热量以电磁波的形式发射到接近绝对零度的太空，达到自身冷却的目的。

在地面与太空之间，存在大气层的阻隔。大气层对不同波长的太阳和大气辐射有不同透射率，如图1(a)所示。透射率较高(或反射率较低)的波段称为“大气窗口”，如图中实线所示的凹部。物体在常温下发出的红外辐射(8～13µm波段)，恰好能透过“大气窗口”辐射到外太空，如图中虚线所示。因此可以把物体表面降到比环境更低的温度。

辐射致冷的目标是：寻找一种材料作为辐射体，其在8～13µm波段的发射率接近1，在其余波段的反射率接近1，则物体在常温下发出的辐射将透过大气层辐射到外太空，而来自太阳的辐射将被反射掉，从而造成能量收支不平衡，实现致冷[1]。理想的辐射体性能曲线如图1(b)所示。

国外从上世纪60年代开始对选择性辐射原理、选择性辐射材料、相关装置开展研究[3-7]。国内科研人员从上世纪80年代开始类似的研究[8-9]。到目前为止，前人所做的实验都是尝试不同的辐射体材料进行静态试验，即测量无介质流动时辐射体的温度[10-11]。但是，要将辐射致冷技术应用于建筑物的连续降温，就必须利用一种流动介质来交换热量。……