被动辐射冷却的主要安全与可靠性风险有哪些？
这些研究指出的最大安全风险是火灾。许多被动辐射冷却（PRC）材料以聚合物为基础，本身具有可燃性。一篇论文[3]明确指出，“以聚合物为代表的辐射冷却材料具有较高的火灾隐患”。另一篇[5]则指出，PRC涂层的实际应用“常因缺乏可靠的粘合剂而受限”，且传统有机聚合物粘合剂仍存在火灾威胁。这并非假设性风险——而是一个已知的局限性，阻碍了其在实际中的推广应用。
第二个主要风险是“过度冷却”——材料会持续辐射热量，即便在不需要的情况下也是如此，例如在寒冷的冬夜或凉爽的气候中。一项研究[2]直接指出了这一点，称现有的被动辐射冷却材料“存在一系列问题，包括夜间/冬季的过度冷却”。这可能导致建筑内部过冷，或增加供暖成本，从而削弱其节能的初衷。
在耐久性和制造复杂性方面也存在可靠性问题。例如，早期的光子晶体（PRC）设计采用了纳米光子多层结构或二维/三维柱状阵列，这些结构“制造复杂且成本高昂”，限制了大规模应用[1]。另一项研究[5]指出，许多PRC涂层缺乏耐用的粘合剂，这意味着在真实天气条件下，它们可能会随时间推移而降解或失效。
研究人员如何让被动辐射冷却技术更安全、更可靠？
研究人员正从源头解决火灾隐患，将阻燃剂直接嵌入冷却材料中。一个团队[2]开发出一种源自木材的气凝胶，其中整合了镁铝层状双氢氧化物纳米片，这种材料既能充当热辐射体，又具备阻燃功能。结果显示：该气凝胶具有"卓越的防火安全性，热释放率低且几乎不产生烟雾"，同时在夏季仍能实现低于环境温度15.6°C的冷却效果。另一个团队[3]则在聚乙烯醇气凝胶中使用了基于硅藻土的三聚氰胺-植酸盐，这种材料受热时会形成保护性炭化层并释放不可燃气体，从而"展现出优异的耐火性能"。两项研究均表明，防火安全与高效冷却性能并非不可兼得。
为解决过冷问题，同一款木材衍生气凝胶[2]被设计用于“全季节热管理”。凭借其超低导热系数（0.043 W/m·K），该材料能在寒冷夜空下锁住热量，在冬夜实现“显著的净增温效果达2.1°C”。这是一项巧妙的设计：该材料无需任何活动部件或能量输入，即可从夏季的制冷模式切换至冬季的保温模式。
为了提升可靠性和可扩展性，研究人员正在开发更简单、更低成本的制造方法。与复杂的纳米光子结构不同，他们采用纳米颗粒分散体（如TiO₂、SiO₂、Al₂O₃），这些材料“制造更简单、成本更低，且更易于规模化生产”[1]。一项研究[4]使用静电纺丝聚乙烯醇薄膜，其中嵌入SiO₂和Al₂O₃纳米颗粒，实现了0.88的太阳反射率和0.95的热发射率——足以让智能手机电池在直射阳光下温度降低22.9°C。这表明，利用现成材料制造实用且耐久的被动辐射冷却（PRC）材料是可行的。
这些改进在实际使用中到底有多重要？
改进显著。防火气凝胶[2][3]不仅通过了消防安全测试，其冷却性能也超越了众多此前报道的辐射冷却材料。源自木材的气凝胶[2]在夏季实现了低于环境温度15.6°C的冷却效果，属于已报道的最佳水平之一。PVA气凝胶[3]在极端太阳辐射强度（738瓦/平方米）下达到了15.3°C的冷却效果，并在模拟中显示出“在全球不同气候条件下均可显著节能”。这些并非实验室中的新奇产物——它们专为实际建筑和冷链物流设计。
在可靠性方面，基于纳米颗粒的涂层[1]和静电纺丝薄膜[4]表明，辐射冷却材料（PRC）能够具备足够的耐久性以用于户外环境。辐射冷却薄膜[4]将可穿戴传感器的平均温度维持在42.5°C——比未受保护的传感器低8.6°C——并防止了热失效。该薄膜还将智能手机电池的峰值温度从60.0°C降至37.1°C，这对电子设备而言是可靠性与安全性的巨大提升。
然而，并非所有设计都能完美运行。一项研究[1]发现，在Cleartran玻璃上采用纳米颗粒涂层的天窗系统仅实现了有限的冷却增益（例如，以空气为气体时，指向天空的长波辐射通量从39瓦/平方米增至54瓦/平方米），且其性能高度依赖于天窗内部气体的选择。某些气体（如HFC-125）具有极高的全球变暖潜能值，现已受到限制；而另一些气体（如氨）在住宅使用中存在安全约束。这意味着实际应用中的可靠性仍需谨慎选择材料与气体——目前尚无放之四海而皆准的解决方案。
关于这些来源
该回答基于5项研究（4篇经同行评审，1篇为预印本）——发表于2025年至2026年，其中5篇来自2024年及以后，2篇发表于Q1期刊——这些研究是从通过质量筛选的5项研究中选出的最相关成果，而后者又源自从超过5亿篇论文的数据库中检索出的41篇文献。
本文引用的文献
白天被动辐射冷却天窗系统的实验与数值研究
本论文通过实验与数值模拟测试了一种被动辐射冷却天窗，发现纳米颗粒涂层与低全球变暖潜能值气体（HFC-152a、HFC-41）可实现日间降温，但性能在很大程度上取决于气体种类与几何结构；部分气体（如HFC-125）因高全球变暖潜能值而受限，氨气则存在安全性约束。
一种阻燃、隔热的木质气凝胶，适用于全季节热管理
本研究开发了一种兼具阻燃与隔热性能的木材衍生气凝胶，在夏季可实现低于环境温度15.6°C的冷却效果，冬季夜间则能产生2.1°C的保温效应，同时具备超低导热系数（0.043 W/m·K）和卓越的防火安全性（低热释放、近乎无烟）。
具有微/纳米双尺度多孔结构的防火安全型聚乙烯醇基“绿色”气凝胶，用于被动辐射冷却
本文制备了一种基于聚乙烯醇（PVA）的“绿色”气凝胶，具有微/纳米双尺度孔隙并嵌入阻燃剂，在738 W/m²的太阳辐照强度下实现15.3°C的降温效果，同时具备高太阳反射率（91.47%）、高红外发射率（92.98%），并通过保护性炭化层实现优异的防火性能。
采用辐射冷却薄膜实现户外条件下可穿戴设备的热防护
本研究通过静电纺丝技术，将PVA与SiO₂和Al₂O₃纳米颗粒结合，制备出一种辐射冷却薄膜，其太阳光反射率达0.88，热发射率达0.95；该薄膜可使可穿戴传感器温度降低高达8.6°C，并在直射阳光下将智能手机电池的峰值温度从60.0°C降至37.1°C。
一种可扩展、耐久且防火的全天候被动辐射冷却涂层，用于可持续建筑
本文（仅部分摘要可获取）探讨了一种可扩展、耐久且防火的全天候被动辐射冷却涂层，指出实际应用常因缺乏可靠粘合剂而受限，且传统有机聚合物粘合剂仍存在火灾隐患。