地球表面平均温度持续上升，导致空调、制冷设备等主动制冷系统使用量激增。然而，传统主动制冷不仅消耗大量电力、产生碳排放，还会加剧城市热岛效应，并因制冷剂对臭氧层的破坏带来环境隐患。在“双碳”目标背景下，开发绿色、无能耗的被动制冷技术迫在眉睫。
辐射致冷涂料技术无需电力即可实现显著降温，可广泛应用于建筑外墙、屋顶、工业储罐、数据中心、新能源电池热管理等领域。丰华技研是专业能源综合热管理解决方案服务商，提供气凝胶保温隔热材料（气凝胶涂料/气凝胶毡/气凝胶隔热片/气凝胶烟嘴/气凝胶服饰）、聚碳酸酯PC板（耐力板/阳光板）定制、工业隔热保温及重防腐涂料等产品，专注建筑保温、工业节能防腐、新能源电池热管理一站式解决方案。
1. 辐射致冷涂料国内外发展现状
国外研究起步较早，2014年斯坦福大学团队在《Nature》发表白天被动辐射制冷材料成果。此后，相关技术不断突破，但商业化进程相对保守。中国发展迅猛，已发布全球首个建筑用辐射致冷涂料标准T/CECS 10378-2024，明确太阳光反射比≥0.92、大气窗口发射率≥0.92等关键指标。多家企业积极布局，推动产业化进程。
2. 辐射致冷涂料工作原理与关键技术指标
2.1 基本原理
被动辐射制冷利用物体向外太空（约3K）发射中红外辐射（尤其是8-13μm“大气窗口”波段）实现散热。白天需同时具备高太阳光反射率（TSR）和高发射率（E），使净辐射冷却功率大于吸收的太阳能量，从而实现表面温度低于环境空气温度。
关键公式简述：净制冷功率 P = (Prad – Patm) – Psolar。其中，太阳光反射率TSR对制冷效果影响最为显著（约为发射率的10-20倍）。
2.2 关键技术指标
根据T/CECS 10378-2024标准，主要指标包括：
- 太阳光反射比 ≥ 0.92
- 半球发射率 ≥ 0.88
- 大气窗口发射率 ≥ 0.92
这些指标确保涂料在夏季正午等强光条件下仍能有效降温，显著优于传统反射隔热涂料（TSR通常0.85-0.88）。
2.3 辐射制冷基本原理
热的传递主要有三种机制：固体的直接热传导、气体和液体的热对流以及物体间通过电磁波交换能量的热辐射传递。任何温度大于0 K的热物体均可自发通过电磁波进行热辐射，并且所有物体作为热发射器和接收器的效率相同，即发射率在热平衡时总是等于吸收率。物体间通过相互辐射传热，热传递方向由高温物体向低温物体进行，温度越高的物体，发射的电磁波频率越高（波长越短），能量越大。
由于地球表面、太阳表面和外太空的温度不同（地球表面温度约为300 K，太阳表面温度约为6000 K，外太空温度约3 K），地球在白天接收太阳的热辐射（300-2500 nm，含紫外、可见光和近红外）吸收能量，同时也会向极冷的外太空发射出2.5-50 μm的中红外电磁波释放能量，总体上从太阳吸收的热量与释放到外太空的热量基本持平，所以地球温度基本保持恒定。然而，现代人类社会活动导致大气中二氧化碳浓度升高，产生的温室效应使释放到外太空的热量减少，进而造成地球表面气温升高。
白天，地球表面受到太阳辐射，经过大气层后到达地面的电磁波包括紫外光、可见光和近红外，在300-500 nm间，总能量约为1000 W/m²。若表面涂层的反射率为 TSR，则吸收的太阳能量为Psolar = 1000 × (1 – TSR)。地球表面对外太空的热辐射波长在 2.5-50 μm，辐射功率为Prad，峰值在8-13 μm间，刚好处于 “大气窗口” 范围内，可通过该窗口将热量释放给寒冷的外太空。大气层对地球表面也会产生辐射，其辐射功率为Patm，总辐射冷却功率为（Prad – Patm），净辐射制冷功率 P辐射制冷 = (Prad – Patm) – Psolar。在不考虑空气对流和底材热传导对表面温度的影响时，只要总辐射放热功率大于吸收太阳的热量，即（Prad – Patm）> Psolar，表面即可降温，实现白天被动辐射制冷。
夏季中午太阳的辐照强度约为1000 W/m²，地表辐射冷却功率受空气中水蒸气含量的影响在10-150 W/m²之间，一般取值100 W/m²。只有当涂料的总太阳光反射率TSR大于0.90时，吸收太阳的能量Psolar才能小于100 W/m²，即吸收的太阳能小于理想黑体的冷却功率，此时表面温度可低于环境空气温度，实现被动辐射制冷。这就是辐射制冷的基本要求，即辐射制冷涂料应具有极高的太阳光反射率和发射率。目前，辐射制冷学术界普遍认为被动辐射制冷的基本要求是：太阳光反射率 TSR≥0.90，发射率 E≥0.90，并且太阳光反射率和发射率越高，制冷功率越高，降温效果越好。当太阳光反射率TSR达到0.95时，几乎可以在任何气候条件下使涂层表面温度低于环境空气温度[1,25]。
现已广泛用于冷屋顶和建筑外墙节能降耗的反射隔热涂料也具有较高反射率和与辐射制冷涂料类似的高发射率。然而，即使是反射率最大的白色反射隔热涂料，其反射率一般在 0.85-0.88，无法达到辐射制冷涂料反射率0.90的基本要求。反射隔热涂料只是相对于建筑物本身和普通涂料具有更高的太阳光反射率，表面温度更低，具有一定节能功效，但不能像辐射制冷涂料那样在夏天白天使建筑表面温度低于环境空气温度。
3. 制备技术路线与优化重点
制备核心在于大幅提升太阳光反射率。传统钛白粉虽常用，但紫外吸收较强，TSR难以突破0.93。优化方法包括：
- 选用合适粒径功能填料
- 构建多层微纳结构
- 复合高反射颜料与树脂体系
- 结合气凝胶保温材料增强隔热协同效果
丰华技研在工业隔热保温及重防腐涂料领域深耕多年，可为辐射致冷涂料提供底层保温支撑或配套体系，形成“反射+隔热”复合解决方案，适用于建筑屋顶、外墙及工业设备。
4. 配套体系与罩面处理
辐射致冷涂料需配套底漆、中涂及罩面层。罩面处理方式包括：
- 高透光耐候罩面（保持反射率）
- 功能性自清洁罩面（提升耐沾污性）
- 与气凝胶涂料结合的复合体系（进一步降低导热系数）
实际应用中，建议根据基材（如混凝土、金属）选择配套方案，并进行耐候性测试。
5. 应用前景与丰华方案
辐射致冷涂料可广泛用于：
- 建筑节能：降低空调负荷
- 工业领域：储罐、管道降温
- 新能源：电池热管理
丰华技研作为专业能源综合热管理解决方案服务商，提供气凝胶保温隔热材料（气凝胶涂料/气凝胶毡/气凝胶隔热片等）、PC板定制及工业涂料产品，专注一站式解决方案。公司始终致力于为建筑行业提供高效、环保、可靠的地面找平及热管理方案。
通过将辐射致冷技术与气凝胶等先进保温材料结合，可实现更优异的综合节能效果，助力“双碳”目标实现。
辐射致冷涂料代表了绿色制冷技术的重要方向。丰华技研愿与行业伙伴共同推动技术落地，欢迎咨询定制化热管理解决方案。
