热门话题——被动辐射冷却及傅立叶变换红外光谱法在其发展过程中所发挥的作用

在热浪和能源危机的席卷之下，寻找可持续的楼宇制冷方法成为了一个热门话题。但其实，降温机会就近在眼前！那就是被动辐射冷却。毫不例外的是，傅立叶变换红外光谱法在此又发挥了重要作用。

暖和、热、炎热

遭热浪席卷的欧洲……

今夏的极端高温天气，简直是一场噩梦。不论是在工作场所，还是在家里，炎热剥夺了我们的注意力，使我们在夜间难以入眠。拥有空调的人可谓非常幸运。但不幸的是，这些系统的运行会消耗大量能源，而且受到能源危机的影响，电费飙升。空调不仅价格昂贵，其制冷剂还会危害环境。

因此，人们正在迫切寻求一种节能的楼宇制冷解决方案。

被动辐射冷却将颠覆这一切

被动辐射冷却将太空视为一个近乎无限的能量库。

能量从物体上通过大气辐射出去。这种能量通过发射中红外（MIR）电磁波进行转移。地球楼宇和太空之间巨大的温度梯度将这一切化为了可能。

被动辐射冷却原理

猜猜被动辐射冷却最酷的地方是什么？那就是……被动！楼宇制冷不再需要输入额外的能量。这简直太棒了！难道不是吗？

但这存在一个难点

来自表面的辐射发射是恒定的。因此，辐射能的净负变化对于冷却来说至关重要。在实操中，这意味着什么呢？

白天的入射日辐射通常大大超过对太空的辐射，这导致表面升温。因此，被动冷却大多在夜间使用，因为这时对太空的辐射要远远超过入射辐射。

尽管如此，该领域的研究仍在不断取得进展。新材料和技术的开发将有效的日间被动冷却变成可能。

而为了测试这些新材料的有效性，必须确认其热发射率。

傅立叶变换红外光谱法在此大显身手

为了达到最佳的冷却性能，这些材料必须满足特定的要求。除了高太阳反射率，在8-13 µm的红外区域具有高发射率也是必要的。这一点非常重要，因为在这个区域，几乎没有空气吸收红外线，这将削弱冷却效果。

使用布鲁克INVENIO光谱仪（以及其他布鲁克光谱仪），就可以测定发射率。为此，它可以配备A562积分球。积分球体中的光束转向反射镜会以15°的入射角，将来自INVENIO的入射光引导到样品上。

在这个角度下，就可以满足典型的发射率分析要求，即入射光必须接近垂直。这对减少极化效应而言非常重要。借助这种设置，就可以测量光谱半球反射率。通过使用基尔霍夫定律，最终可以确定光谱半球发射率。

用于测定发射率的布鲁克A562镀金积分球

结论

为了在炎热的夏天保持凉爽，被动辐射冷却带来了一个环保的空调替代选择。傅立叶变换红外光谱仪有助于测定材料的发射率，从而进一步提高辐射冷却方法的效率。

如欲了解布鲁克傅立叶变换红外光谱仪是如何助力解决能源危机的，请查看这篇关于可再生能源的文章。

参考文献

1.     A.P. Raman, M.A. Anoma, L. Zhu, E. Rephaeli, S. Fan. Passive radiative cooling below ambient air temperature under direct sunlight. Nature,(2014), 515, 540-544 10.1038/nature13883.

2.     M.M. Hossain, M. Gu. Radiative cooling: principles, progress, and potentials. Adv. Sci., 3 (2016), p. 1500360, 10.1002/advs.201500360.