被动辐射冷却能否实现低成本大规模生产？
是的。多项研究表明，被动辐射冷却材料可以利用现有工业流程和低成本、丰富的原材料进行制造。例如，一种具有分级形态的元织物通过可扩展的工业纺织制造工艺生产，实现了高太阳反射率（92.4%）和高热发射率（94.5%），同时保持了商业服装所需的机械强度、防水性和透气性[2]。这表明辐射冷却技术可以融入人们已购买的产品中。
更令人瞩目的是，研究人员利用从废弃牡蛎壳中提取的碳酸钙，以聚氨酯为粘合剂，将其制成了一种被动辐射冷却薄膜[3]。该薄膜仅吸收22%的太阳光，在大气窗口内的发射率高达95%，在650瓦/平方米的太阳辐照下，可实现比环境温度低7°C的降温效果。这种方法不仅降低了材料成本，还有助于碳封存和减少废弃物，直接回应了可持续性与成本方面的关切。
其他低成本方案包括：利用柠檬酸模板制备的多孔聚二甲基硅氧烷（PDMS）薄膜，其太阳反射率达78.6%，热发射率达99.4%，被描述为适合大规模生产[5]。类似地，一种采用六方氮化硼薄片制成的涂料，在仅150微米的厚度下实现了96.3%的太阳反射率和92.7%的热发射率，从而降低了材料用量与成本[13]。通过简单的一步旋涂工艺，使用Al₂O₃、SiO₂和Si₃N₄纳米颗粒制备的混合纳米颗粒涂层，实现了4%的太阳吸收率和88.7%的选择性发射率[10]。一篇综述特别指出，基于纳米颗粒的涂层因成本低、可大规模生产且工艺简单，更受商业化青睐[11]。
这些材料能否经受真实户外环境并真正降温？
是的，多项研究表明，被动辐射冷却材料在真实环境条件下（包括紫外线照射、高温、灰尘和潮湿环境）仍能保持性能。一篇关于抗环境老化的重要综述指出了失效机制及确保长期耐久性的设计策略，例如抗紫外线、热稳定性以及自清洁表面[6]。这直接解决了商业化进程中的一个关键障碍。
在户外测试中，一种层级结构陶瓷实现了99.6%的太阳反射率，并在正午提供持续低于环境温度的冷却效果，冷却功率超过130 W/m²，同时展现出耐候性、机械强度以及抑制莱顿弗罗斯特效应的能力[1]。一种二氧化硅气凝胶具有98.1%的太阳反射率和92.1%的大气窗口发射率，通过了环境老化和热真空除气测试，覆盖该气凝胶的盒子在阳光下实现了平均低于环境温度18.6°C的冷却效果[4]。这种气凝胶还能承受高达830°C的温度，适用于建筑和航天器。
一种具有多孔结构的薄涂层，接触角达154°（超疏水），在粉尘污染环境下表现出优异的耐久性，户外实验显示其亚环境温度比参考涂层低2.3°C[13]。当喷涂在3D散热器上时，其温度比参考的1D结构低15.7°C，证明了其在散热方面的有效性。在热带稀树草原气候条件下，辐射冷却涂料使屋顶正午温度降低12.36°C，并为空调系统节省了335 W/m²的能耗[7]。一种超薄微球聚合物薄膜在屋顶测试中实现了7.1°C的降温效果，被描述为可大规模生产且经济可行[8]。
即便是在高功率电子器件中，用聚乙烯薄膜替代激光封装中的玻璃窗口，也能使窗口温度降低9.4°C，阈值电流减少54 mA，输出功率提升约50 mW [9]。这表明辐射冷却技术在受热限制的商业化设备中同样有效。
局限性何在？何时效果不佳？
被动辐射冷却并非万能方案，其效果取决于天气条件与设计权衡。在晴朗夜空下对辐射冷却与蒸发冷却的直接对比发现，蒸发冷却在炎热干燥条件下表现更优（相对湿度13%时，低于环境温度15.0°C对比13.5°C），而辐射冷却在高湿度或低温环境下更具韧性（相对湿度32%时，低于环境温度11.5°C对比10.5°C）[12]。这意味着辐射冷却在潮湿气候中效果较弱，但仍能提供显著的降温效果。
另一个权衡在于厚度与性能之间。高太阳反射率通常通过增加涂层厚度来实现，但这会提高材料成本并削弱热传导性能[13]。然而，一项关于薄涂层的研究通过使用高背向散射粒子解决了这一问题，在仅150微米厚度下实现了96.3%的反射率[13]。类似地，微球聚合物薄膜在约8微米厚度下实现了高性能[8]，这表明薄型设计是可行的。
某些设计为追求简洁性而牺牲了光谱选择性。一种纳米颗粒混合涂层实现了选择性发射（大气窗口内达88.7%）和低太阳吸收率（4%），但其亚环境冷却效果有限（表面降温2.8°C）[10]。相比之下，陶瓷等宽带发射器虽能实现更高冷却功率，但在潮湿条件下效率可能较低[1]。具体选择取决于应用场景与当地气候条件。
最后，若不加以处理，环境老化会降低性能。紫外线照射、热循环以及表面污染会随时间推移削弱太阳反射率[6]。然而，本研究表明，通过合理选择材料（如陶瓷、超疏水涂层、气凝胶），可以缓解这些问题，从而实现长期商业应用。
关于这些来源
该答案基于13篇经同行评审的研究——发表于2021年至2026年间，其中6篇来自2024年及以后，6篇发表于Q1期刊，累计被引用1852次——这些研究是从15篇通过质量筛选的文献中选出的最具相关性的成果，而15篇文献又源自从超过5亿篇论文的数据库中检索到的47篇论文。
本文引用的文献
具有高太阳反射率的分层结构无源辐射冷却陶瓷
一种具有层级结构的陶瓷实现了99.6%的太阳反射率，并在正午时分达到超过130瓦/平方米的冷却功率，同时具备耐候性和机械强度，展现了在建筑施工中的商业潜力。
用于可扩展被动日间辐射冷却的分层形态超织物
通过工业纺织路线生产的大尺度编织超材料织物，实现了92.4%的太阳光反射率和94.5%的热发射率，能使人体温度比棉织物低4.8°C，同时具备商业服装所需的机械强度和透气性。
将废弃牡蛎壳转化为可持续的被动辐射冷却薄膜。
由废弃牡蛎壳碳酸钙与聚氨酯制成的薄膜仅吸收22%的太阳光，热发射率达95%，在650瓦/平方米的辐照条件下，可将温度降至环境温度以下7°C。该材料利用废弃物制成，并有助于碳封存。
用于通用无源辐射冷却的分级陶瓷纳米纤维气凝胶
一种具有98.1%太阳反射率和92.1%大气窗口发射率的二氧化硅气凝胶，在箱体测试中实现了低于环境温度18.6°C的冷却效果，通过了环境老化测试，并能承受高达830°C的温度，适用于地球和太空环境。
一种专为高效被动辐射冷却设计的三维多孔聚合物薄膜
一种具有78.6%太阳反射率和99.4%热发射率的三维多孔PDMS薄膜，在环境温度下实现了15.4°C的降温效果，并在屋顶测试中降温8.3°C，被描述为适用于商业化冷却设备的大规模生产。
抗环境老化的被动式日间辐射冷却
一项关键综述指出，紫外线照射、热老化及表面污染是日间辐射冷却的主要失效机制，并回顾了为实现商业应用抗环境老化而采取的设计策略与材料。
在采用微/纳米颗粒分布的多孔聚合物结构的商业屋顶中，体验被动式日间辐射冷却带来的超高温度降低效果。
在热带稀树草原气候条件下，屋顶使用的辐射冷却涂料在正午实现了12.36°C的降温效果，夜间低于环境温度3.68°C，与商用白色涂料相比，空调能耗节省了335瓦/平方米。
通过微球-聚合物耦合超表面实现的可扩展、超薄、高选择性与高发射率薄膜，用于被动辐射冷却
一种超薄（约8微米）微球聚合物薄膜实现了0.96的太阳反射率和0.96的红外发射率，光谱选择性达1.50，在屋顶测试中实现了7.1°C的降温效果，并被认为具备可量产性和经济可行性。
面向高功率光电器件封装的被动辐射冷却架构。
在一种高功率激光器封装中，用100微米厚的聚乙烯薄膜替代玻璃窗口，使窗口温度降低9.4°C，阈值电流减少54毫安，输出功率提升约50毫瓦，展示了一种低成本、可扩展的热管理方案。
光谱选择性纳米颗粒混合涂层用于被动日间辐射冷却
一种纳米颗粒混合涂层（Al₂O₃、SiO₂、Si₃N₄）通过简单的旋涂工艺，实现了4%的太阳吸收率和88.7%的选择性发射率，在直射阳光下可使表面温度降低2.8°C，空间温度降低1.0°C，达到亚环境冷却效果。
纳米颗粒材料涂层在包括天窗在内的被动辐射冷却系统中的研究综述
一篇综述指出，基于纳米颗粒的涂层因成本低、可大规模生产、操作简便且性能提升潜力大而更受商业化青睐，并探讨了一种新型天窗设计。
被动亚环境冷却：辐射冷却与蒸发冷却
在晴朗夜空条件下，辐射冷却与蒸发冷却的实验对比表明：在炎热干燥环境中，蒸发冷却效果更优（低于环境温度15.0°C对比13.5°C）；但在高湿度或低温条件下，辐射冷却更具稳定性（低于环境温度11.5°C对比10.5°C）。
用于持久且可扩展辐射冷却的薄型涂料
采用hBN片材的薄涂层（150 μm）实现了96.3%的太阳反射率和92.7%的热发射率，接触角达154°以实现自清洁功能，并在三维散热器上展现出低于环境温度2.3°C的冷却效果及15.7°C的温降提升。