专题:材料结构仿生设计与辐射制冷

科技导报 2026-06-03 16:30
专题:材料结构仿生设计与辐射制冷图1
《科技导报》2026年第8期出版了“材料结构仿生设计与辐射制冷专题”,刊登了《》《》《》等文章。
本专题围绕“双碳”目标下的节能技术需求,从技术评估、仿生策略、微纳结构设计、多功能耦合及定向辐射调控等维度,系统呈现辐射制冷领域的最新研究进展与战略思考。梳理了辐射制冷材料从基础原理到工程应用的发展脉络与关键技术框架,深入探讨了材料性能与产业化矛盾、跨尺度结构设计、智能动态调控等带来的范式革新与未来方向,聚焦建筑节能、设备散热等核心场景,展示了从实验室性能突破到实际工程适配的技术探索,勾勒出辐射制冷技术从潜力储备走向协同创新、从材料优化迈向系统集成的发展图景。
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专题:材料结构仿生设计与辐射制冷图2

卷首语


01


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杨文采

作者简介:杨文采,地球物理学家,中国科学院院士,曾任国家现代地质勘查工程中心主任、中国地球物理学会和中国地质学会常务理事,现任浙江大学地球科学学院教授,研究方向为地球物理正反演、地球成像和大陆动力学。


专题:材料结构仿生设计与辐射制冷图3

杨文采

文章阐述了科联体作为应用基础研究的有效组织模式,通过介绍美国大学中科研团队与多家企业联合的运作机制,揭示了其在资金筹措、成果共享及人才流动方面的双赢优势。

文章强调,中国推行科联体模式需借鉴国外经验,实现校企合作模式的多元化,并可能需要政府宏观指导,最终推动科技快速发展。

科技评论


02


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甘华鸣、彭泽宇

作者简介:甘华鸣,中国移动通信联合会人工智能与元宇宙产业工作委员会,教授,研究方向为人工智能、元宇宙和区块链等;彭泽宇(通信作者),复旦大学国际关系与公共事务学院,副研究员,研究方向为美国政治,政党政治和国际政治经济。


文章阐述了人工智能价值对齐应超越用户与社群价值观,以全人类共识中的“自然正义”为唯一真实存在的道德律目标。自然正义基于博弈论,要求参与者在无限期重复博弈中首轮合作、后续还报(奖赏或惩罚)并改过。通过全球重叠共识、“无知之幕”与社会选择三种方法论证,均指向同一结论。

文章强调自然正义是公平、效率与稳定的统一,并提出了需进一步研究的若干问题。

本刊专稿


03


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徐乐瑾、刘齐、胡梦岩、翁志国、陶文彬、冯文卓、谢小可、王文轩、吴新宇、杨军

作者简介:徐乐瑾,华中科技大学能源与动力工程学院核工程与核技术系,教授,研究方向为放射性废物处理技术;杨军(通信作者),华中科技大学能源与动力工程学院核工程与核技术系,教授,研究方向为反应堆热工水力与安全分析。


文章综述了2025年全球核能科技进展:核电政策与装机稳步增长,第4代反应堆及小型模块化反应堆示范项目取得突破,核聚变实现长脉冲高参数运行与高温超导强磁场等关键技术突破。

指出了数字孪生、人工智能与核数据库加速应用,乏燃料后处理及放射性废物处理技术持续优化,核能与风电、光伏、储能等多能耦合及非电领域综合利用成为未来发展方向。

专题:材料结构仿生设计与辐射制冷图4

中国2025年1—6月发电量统计分布

特色专题


04


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刘翔宇、李鹏里、黄兴溢

作者简介:刘翔宇,上海交通大学高分子科学与工程系、上海市电气绝缘与热老化重点实验室、聚烯烃催化技术与高性能材料全国重点实验室,博士研究生,研究方向为被动散热材料;黄兴溢(通信作者),上海交通大学高分子科学与工程系、上海市电气绝缘与热老化重点实验室、聚烯烃催化技术与高性能材料全国重点实验室、上海交通大学电气工程学院,教授,研究方向为先进电工材料。


文章阐述了辐射制冷技术在“双碳”目标下的潜力与挑战,通过分析材料设计、工程应用及测试标准现状,揭示了其实际工程效益可能被高估,产业化面临规模化、耐候性、成本及标准缺失等障碍。

文章强调,未来需突破单一材料优化,推动跨学科协作,完善标准规范与市场机制,才能发挥其在节能减排中的真正作用。

专题:材料结构仿生设计与辐射制冷图5

CO2排放变化趋势和建筑冷却能耗增长预测


05


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单威、吴明瑞、柏浩

作者简介:单威,浙江大学化学工程与低碳技术全国重点实验室,硕士研究生,研究方向为仿生智能热管理材料;柏浩(通信作者),浙江大学化学工程与低碳技术全国重点实验室、浙江大学基础交叉研究院,教授,研究方向为仿生智能材料。


文章综述了仿生热管理材料的研究进展,从光学调控、传导调控与相变调控三类生物策略出发,介绍了辐射制冷、红外伪装、光热转换、高效隔热、取向导热及相变热管理等功能材料的设计与应用,揭示了仿生策略在提升热调控效率与多功能集成方面的潜力。


文章强调,未来需加强多机制耦合、跨尺度精准构筑及工程化应用研究,推动该领域向高性能与实际应用发展。

专题:材料结构仿生设计与辐射制冷图6

仿生热管理策略


06


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刘瑞娜、赵思名、郭震宇、黄娅、赵卓菁、王康康、张如范

作者简介:刘瑞娜,清华大学化学工程系、廊坊师范学院化学与材料科学学院,教授,研究方向为光热调控材料;赵思名(共同第一作者),清华大学化学工程系,博士研究生,研究方向为光热调控材料;张如范(通信作者),清华大学化学工程系,研究员,研究方向为碳纳米管及其功能纤维、高性能光热调控材料。


文章阐述了辐射制冷技术通过微纳结构设计实现太阳光高反射与中红外高发射的协同调控,重点介绍了周期性、非周期性和仿生型三类结构的设计原理、光谱调控策略及制冷性能突破。同时揭示了当前面临的光谱精准性不足、环境适应性差及规模化制备困难等挑战。

文章强调,未来发展需聚焦多尺度精准集成、智能动态调控及新型材料体系,推动辐射制冷技术从实验室走向规模化应用。

专题:材料结构仿生设计与辐射制冷图7

辐射制冷原理及材料设计


07


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张一帆、周玥桐、鄢定祥、马儒军

作者简介:张一帆,南开大学材料科学与工程学院,四川大学空天科学与工程学院、机器人卫星四川省重点实验室、空间先进机构与智能飞行器教育部重点实验室,博士研究生,研究方向为辐射制冷材料的制备与应用;鄢定祥(通信作者),四川大学空天科学与工程学院、机器人卫星四川省重点实验室、空间先进机构与智能飞行器教育部重点实验室,教授,研究方向为航空航天高分子材料的成型加工、高性能及功能器件;马儒军(共同通信作者),南开大学材料科学与工程学院,教授,研究方向为柔性主动/被动制冷材料的研制及器件的制备。


文章阐述了辐射制冷技术从静态冷却向多功能耦合的演进路径,综述了其在智能热管理(温度/湿度被动响应、力/电主动调控)、能量收集(温差发电、摩擦纳米发电、大气水收集)及新兴功能集成(光致发光、传感、结构色)三方面的研究进展。揭示了通过协同设计实现“冷却−发电−集水”一体化及“色冷兼备”的增效机制。

文章强调,未来需解决材料性能权衡、稳定性及系统集成等挑战,推动辐射制冷向自适应、可规模化的智能平台发展。

专题:材料结构仿生设计与辐射制冷图8

零耗电智能双模式辐射热管理装置


08


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陈启祥、赵东亮

作者简介:陈启祥,东南大学能源与环境学院,博士研究生,研究方向为微纳尺度热辐射调控;赵东亮(通信作者),东南大学能源与环境学院、东南大学碳中和科学技术研究院、东南大学碳中和发展研究院,教授,研究方向为微纳尺度光热调控、可再生能源与建筑节能。


文章阐述了在建筑密集环境中,有限天空视角导致的环境寄生热辐射严重制约传统辐射制冷性能。回顾了从理论探索到宏观几何光学、微纳光子结构(含平面薄膜、超表面、动态调控等)的定向热辐射策略,揭示了通过控制热辐射方向可有效提升制冷效率。

文章强调,未来需突破低成本制造、耐候性及多光谱调控等挑战,推动该技术从实验验证走向实际建筑应用。

专题:材料结构仿生设计与辐射制冷图9

定向PDRC的理论模型与仿真分析

政策建议


9


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金双根、贾燕

作者简介:金双根,河南理工大学学术副校长,欧洲科学院院士,教授,研究方向为智能导航、大地测量、环境遥感和空间行星探测及应用。


文章分析了全球导航卫星系统反射测量(GNSS-R)技术在中国的发展现状与制约因素,包括标准不统一、数据管理碎片化、政策支持不足等。借鉴欧盟与美国经验,提出“四位一体”驱动策略:建设国家数据中台、主导国际标准制定、培育星地协同应用生态、推动商业化。

文章强调,通过系统性治理创新,推动中国从技术领先者向规则制定者转型,提升全球空间治理话语权。

中国GNSS−R反射测量卫星性能演进 

专题:材料结构仿生设计与辐射制冷图10


本期科技新闻



精彩内容回顾




《科技导报》创刊于1980年,中国科协学术会刊,主要刊登科学前沿和技术热点领域突破性的研究成果、权威性的科学评论、引领性的高端综述,发表促进经济社会发展、完善科技管理、优化科研环境、培育科学文化、促进科技创新和科技成果转化的决策咨询建议。常设栏目有院士卷首语、科技新闻、科技评论、本刊专稿、特色专题、研究论文、政策建议、科技人文等。

专题:材料结构仿生设计与辐射制冷图11

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