西安研发水性辐射制冷涂料:用"被动散热"缓解城市热岛效应

问题——城市热环境挑战倒逼降温新方案 近年来,城市化带来硬化地表增加、建筑密度上升,加之空调等设备排热叠加,使夏季城市热岛效应更为明显。高温不仅抬升建筑能耗和峰值用电压力,也影响户外作业安全与公共健康。在不显著增加能源消耗的前提下降低建筑与城市表面温度,正成为多地探索的重要方向。 原因——“不耗电制冷”的物理基础来自大气散热通道 辐射制冷技术的核心,是利用地球向外太空辐射热量的自然过程。大气中的水汽、二氧化碳等会吸收部分红外辐射,但在8至13微米波段吸收相对较弱,热量更容易“穿透”大气向外散逸,该波段因此被称为“大气透明窗口”。辐射制冷材料的设计目标,是尽可能把物体热能转化为该波段的红外辐射并向外发射,使表面在合适条件下可低于环境温度,或至少显著抑制升温。 影响——涂层需同时完成“拒热”和“散热”两项任务 业内人士介绍,想获得稳定效果,材料需要兼顾两类光学性能:其一,在0.3至2.5微米太阳光谱范围内保持高反射率,尽量把入射能量“挡在外面”,减少热量输入;其二,在8至13微米波段具备高发射率,将涂层及基材积累的热量有效“送出去”。为此,涂层通常通过选择功能填料与成膜体系,在微观结构上形成有利于散射的界面与孔隙,以提升太阳反射并增强中红外发射。总体而言,当反射太阳辐射与通过“天空窗口”辐射散热的输出,超过对流与周边辐射带来的输入时,就能形成净散热,从而产生降温效果。 对策——“水性化”不止环保,更关乎结构稳定与应用可行性 水性体系以水为分散介质,相比溶剂型体系,可减少挥发性有机物排放,更易满足绿色建材与城市治理要求。更关键的是,水性成膜过程中更容易形成一定粗糙度或多孔结构,有助于提升漫反射能力,并在一定程度上降低有机组分老化导致的光学性能衰减风险。受访业内人士同时指出,工程化应用需配套完善规范,包括基层处理、施工厚度控制、耐候与耐污设计、与防水保温系统的兼容性验证等,避免“实验室指标”在户外复杂环境中被削弱。 前景——在建筑与市政场景具备潜力,但也存在边界条件 从应用端看,屋面、外墙、仓储厂房、站房以及部分市政设施表面,都是潜在落地场景,尤其适用于夏季高日照条件下的降温与削峰需求。,辐射制冷效果对天气与环境较为敏感:多云、空气湿度偏高或污染物沉积,会降低向外太空辐射散热的效率;在高风速与强对流条件下,表面对流换热增强,也可能影响净冷却表现。业内建议,下一步应加强不同气候区的实测评估,建立可对比的评价方法与全寿命周期数据,并推动与建筑节能、城市更新、海绵城市等政策工具协同,形成“材料—设计—运维”一体化的推广路径。

这项源自航天散热技术的创新,为应对城市热环境提供了新的技术思路,也反映出我国在新材料领域的持续突破。下一步仍需政策引导、标准完善与市场培育合力推进,让实验室成果更顺畅地走向工程应用,真正转化为可感知的降温效益。