辐射冷却（Radiative Cooling，RC）作为一种被迫散热技能，经过物体向外界辐射热量（尤其是经过8-13 μm的“大气窗口”向挨近绝对零度的外层空间散热）完成降温，具有零能耗优势。但是，传统辐射冷却体系存在固有缺点，其被迫继续运转形式无法根据环境或需求调理，易导致过度冷却或能量不匹配。为处理这一问题，近零能耗动态辐射冷却（Near-Zero Energy Dynamic Radiative Cooling，NZ-DRC）技能应运而生。该技能经过可逆调理辐射特性（如太阳能反射率、长波红外发射率），在无需继续外部能量输入的前提下完成“冷却-加热”形式切换，既能保存被迫冷却的节能中心，又能习惯动态需求。本文总述了NZ-DRC的分类、原理、使用及应战，为下一代自习惯冷却技能供给了结构。

　　本文将NZ-DRC体系按切换机制分为五类，每类均经过详细事例和试验数据说明其原理与功能，并展现了要害结构与特性。首先是流体介导的光学调制（Fluid-Mediated），该机制经过多孔结构中液体的填充/移除改动折射率，调理反射率和发射率；枯燥状况下，空气填充的孔隙因折射率差异增强光散射，提高太阳能反射率（冷却形式）；湿润状况下，液体填充孔隙下降散射，增加太阳能透射率（加热形式）。该机制的中心结构有仿生多孔涂层，受金龟子甲虫启示，如图1(A)所示，使用双接连界面凝胶（bijel）结构完成干湿切换；枯燥时太阳能反射率0.97、长波红外发射率0.93，降温5.6 °C。有根据SiO2的自习惯性热办理设备（STMD），在高湿度时（孔隙充水）可见光透射率达0.8（加热），低湿度时（孔隙空气）透射率骤降（冷却），夏日降温5 °C、冬天升温10 °C，如图1(B)所示。有温敏水凝胶，含Al2O3纳米颗粒的PNIPAm水凝胶在临界温度下缩短/胀大，高温（50 °C）时反射率0.962，冷却功率达100 W/m2；低温（15 °C）时吸收率0.941，加热功率达550 W/m2，如图1(C)所示。

　　图1. 流体介导的可切换辐射冷却器；(A) 双接连界面凝胶（bijel）被迫日间辐射冷却（PDRC）涂层的示意图（左）和双接连界面凝胶涂层的透射光谱（右）；(B) 双层涂层的扫描电子显微镜（SEM）图画（左）和自习惯性热办理设备（STMD）在通明形式和不通明形式下的相片（右）；(C) 双层膜的示意图，其由坐落太阳能吸收涂层上方的可切换水凝胶组成（左）以及经过增加TT完成三氧化二铝（Al2O3）化学键合的水凝胶视图（右）。

　　其次是热驱动的动态调理（Thermal Methods），使用资料的温度呼应特性（如相变、热致变色）完成被迫切换，无需外部能量输入。该机制的代表技能有金属-绝缘体相变资料（MITPCMs），以VO2为代表，在相变温度（约68 °C，可经过掺杂调控至室温）下从绝缘态转为金属态，改动光学特性；金等人规划的VO2基辐射冷却器，如图2所示，低温（68 °C）时为绝缘态，按捺热辐射；高温（68 °C）时为金属态，增强8-13 μm波段发射率，完成动态散热。有固-液相变资料（SLPCMs），以正十八烷（熔点 25.3°C）为例，经过固液相变时的折射率改动调控光散射；将正十八烷嵌入PDMS基质，高温（液态）时折射率差异大，增强光散射（冷却）；低温（固态）时折射率挨近，透射率提高（加热）；30% PCM含量时，太阳能“开-关”透射率差异达0.945，如图3所示。还有热致变色染料，经过分子结构改动完成色彩与反射率切换；羧基纤维素纳米纤维涂层，如图4所示，低温时呈蓝色（吸收太阳能，加热），高温时变白（反射率0.85，冷却），织物使用中夏日降温8.7 °C、冬天升温2.5 °C。

　　图2. 金属-绝缘体相变资料（MITPCM）可切换辐射冷却器；掺杂二氧化钒（VO2）完成的可切换日间辐射冷却示意图（左），二氧化钒处于金属态（中）和绝缘态（右）时发射器部分的吸收率和反射率。

　　图3. 固-液相变资料（SLPCM）可切换辐射冷却器；经过光学显微镜和扫描电子显微镜（SEM）观察到的含30%正十八烷（OCT30%）的热呼应通明辐射冷却薄膜（TRTSF）的封闭状况及相变资料（PCM）散布（左）和热呼应通明辐射冷却薄膜的光路（右）。

　　图4. 热致变色辐射冷却器；自习惯热办理CCTM涂层作业原理示意图（左）；羧基化纤维素纳米纤维/无定形碳酸钙（ACC）/热致变色微粒子（TMP）涂层在蓝态与白态之间在紫外-可见-近红外范围内的反射率改动（右）。

　　再次是机械驱动的动态调理（Mechanical Methods），经过翻转、拉伸、紧缩等机械动作改动资料结构，完成辐射特性切换，能耗极低或为零。该机制的中心规划为Janus薄膜，双面具有互补特性，翻转即可切换形式；低温时弯曲露出低发射率基底（加热，吸收率≈0.73），高温时打开露出高发射率外表（冷却，发射率≈0.95），完成252 W/m2加热和60 W/m2冷却，如图5(A)所示。经过拉伸影响，还有PDMS基纳米光子结构，如图5(B)所示，拉伸120%时，长波红外发射率从 0.79降至0.15，完成加热形式；经过紧缩影响，如图5(C)所示，还有PDMS微纳米纤维膜，未紧缩时太阳能反射率≈0.90（冷却），紧缩后降至≈0.10（加热），全天继续降温5.9 °C。

　　图5. 机械可切换辐射冷却器；(A) 仿生Janus型辐射冷却（RC）的机制（左）以及该设备在加热和冷却形式下的光学特性（右）；(B) 结构和切换机制示意图（左）、取决于应变的全体太阳反射率和长波红外发射率（中）以及原始状况和120%应变下的光谱发射率（右）；(C) 聚二甲基硅氧烷（PDMS）微纳米纤维在开释状况（O形式）的示意图（左）、机械压力下（T形式）的示意图（中）以及O形式和T形式的太阳反射率（右）。

　　然后是电驱动的动态调理（Electrical Methods），经过电致变色或自供能体系完成切换，需瞬时或零继续能耗。该机制的首要研讨有双稳态液晶，如图6(A)所示，聚合物安稳胆甾相液晶器材，经过高频/低频电脉冲切换通明 / 不通明态，无需继续供电，可见光透射率差异达0.8。有自供能体系，如图6(B)所示，将冲突纳米发电机（TENG）与电致变色窗口结合，搜集机械能驱动切换，可见光-近红外透射率调制达0.518，室内降温12.3 °C。

　　图6. 根据电致变色的近零能耗动态辐射冷却（NZ-DRC）技能；(A)聚合物安稳胆甾相液晶（PSCLC）的示意图（左）、电压-透射率（V-T）曲线（中）和光学安稳性测验（右）；(B)电致变色智能窗（TECSW）的示意图（左）、冲突纳米发电机（TENG）的结构（中）以及不同电压下电致变色智能窗的透射光谱和坚持时刻（右）。

　　最终是波长选择性发射调控（Wavelength-Selective），使用超外表规划，经过干与效应在特定波长（匹配黑体辐射峰）增强/按捺发射。该机制的超外表规划使用使用PDMS衍射光栅，白日9.2 μm处高发射（匹配40 ℃黑体辐射），夜间10.2 μm处按捺发射（匹配10 ℃黑体辐射），完成制冷负载-1.1 kW/m2与夜间热补偿，如图7所示。

　　图7. 波长选择性辐射冷却器；(A)具有自切换辐射冷却驱动吸水层的被迫恒温薄膜示意图；(B) 40 °C（黑色）和10 °C（赤色）下黑体的归一化热辐射，以及辐射冷却体系在红外范围内的吸收率/发射率光谱（蓝色）；

　　综上所述，NZ-DRC技能经过动态调控辐射特性，突破了传统辐射冷却的“继续运转”限制，为零能耗制冷供给了新途径。其中心长处是，无需继续外部能量、习惯环境动态需求、跨范畴使用潜力广泛。未来研讨应聚集于，开发无能耗切换机制、下降资料本钱、提高长时间安稳性，并拓宽在极点环境（如极地、太空）中的使用。随技能老练，NZ-DRC有望成为应对全球变暖的要害技能，推进“净零能耗冷却”方针的完成。