制冷和供暖消耗的能源约占世界总能源消耗的一半，且在未来30年内制冷和供暖能耗预计还将分别增加83%和79%。常用的空调和集中供暖等传统热管理技术中，大面积的空间和无生命特征物体作为制冷/加热对象消耗了大量能量，是一种严重的能源浪费，加剧了全球能源和生态危机。采用绿色可持续的制冷/加热等热管理技术对于缓解能源危机和减少温室气体排放至关重要。辐射热管理，特别是不需要额外能量输入的被动辐射制冷和被动辐射加热，近几年受到学术界和工业界的广泛关注。被动辐射制冷通过大气窗口（波长8-13 μm）将地表热辐射传输到寒冷外层空间（~ 3 K），而对于全时段（尤其白天）被动辐射制冷材料而言，大气窗口内的高发射率和太阳光谱内（波长0.3-2.5 μm）的高反射率是实现有效辐射制冷性能的关键。另外，被动辐射加热通常基于低红外发射（高红外反射）材料反射人体或建筑等发射的热辐射来减少热损耗，实现零能耗的被动辐射加热。被动辐射制冷/加热材料已经取得很多重要进展，但是目前的被动辐射热管理材料设计通常是静态的，不适于动态的季节和天气变化，会在寒冷的冬天造成不必要的制冷或在炎热的夏天导致多余的加热效果。因此，模式动态可切换的双模式（制冷/加热）被动辐射热管理材料是实现高效全时段被动辐射制冷/加热亟待解决的关键问题。

图2.双模式薄膜制冷侧和加热侧的形貌和紫外-红外吸收率/发射率

图3. 双模薄膜的被动辐射制冷性能

图4.双模式薄膜的被动辐射加热性能

  作者将双模式薄膜的制冷侧和加热侧分别覆盖在汽车和房屋模型上，研究了室外双模式薄膜在实物上的实际制冷和加热能力。结果表明，在太阳辐照度为600 W/m²时，制冷侧面覆盖的汽车内部平均温度为17.2℃，明显低于裸车（29.0℃），显示了薄膜的实际制冷能力。制冷侧覆盖的房屋模型内部平均温度为13.9℃，而裸房模型的内部平均温度为18.4℃，同时，被加热面覆盖的房屋模型内部温度为31.3℃，双模式薄膜可同时实现4.5℃的制冷能力和12.9℃的加热能力。以上实验结果表明，通过翻转双模式薄膜可实现辐射制冷和加热模式的动态转换，在空间/个人/建筑制冷和加热等实际热管理场景中具有很大的应用潜力。

  原文链接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsnano.2c07293