随着全球能源危机加剧和气候变化加速，寻找可持续的能源管理解决方案变得越来越紧迫。一种有希望的方法是被动辐射冷却，这种技术允许物体通过直接向太空散发热量来冷却，不需要额外的能源。

新型超表面可实现温度自适应辐射冷却

辐射冷却材料应具有较高的太阳反射率和发射率性能。目前已开发出多种辐射冷却材料，但大多数材料具有静态发射率。这意味着当环境温度较低时，辐射冷却材料仍具有很强的冷却能力，导致“过度冷却”，从而增加加热系统的能耗。另一方面，热致变色相变材料是动态辐射冷却的理想选择。无需电源、电路或移动部件。

北京理工大学的研究人员最近在这个方向上取得了重大进展。据《先进光子学》报道，​​他们开发了一种新型的温度自适应辐射冷却装置，可以根据周围温度动态调整其冷却性能。

这项进展建立在之前对二氧化钒(VO2)的研究基础之上，这种材料以能够在不同热辐射状态之间切换的能力而闻名。新设计的特点是超表面具有周期性排列的VO2方块，通过平衡高热发射率和低太阳吸收率来提高设备的性能。

这种新设备被称为温度自适应超表面辐射冷却装置(ATMRD)，与以前的设计相比有显著改进。它的太阳吸收率仅为27.71%(比之前的型号低7.54%)，高温下的发射率为0.85(高13.3%)。此外，其调节发射率的能力比以前的设备高20%，使其在管理温度变化方面更有效率。

“通过将温度自适应超表面与二氧化钒相结合，我们显著提高了辐射冷却技术的效率。我们的新设备不仅可以降低太阳吸收率，还可以提高热发射率，从而解决过冷这一关键问题。这一进步对于优化能源使用和推进可持续热管理解决方案具有重要意义，”首席研究员李静波教授说。

该工作阐明了超结构几何参数对器件性能的影响，揭示了通过超结构激发多重共振增强热辐射性能的机制。该研究为VO2超结构功能器件的设计和开发提供了宝贵的理论和实践参考，有望在热管理和可再生能源领域产生重大影响。

通过强调先进材料和设计技术在增强辐射冷却技术方面的潜力，所获得的见解可以带来更有效的热管理解决方案，有助于节约能源并实现更可持续的未来。