天空辐射制冷技术发展现状与展望

天空辐射制冷技术是指地球表面物体通过“大气窗口”波段(主要在8～13μm)向宇宙发射红外辐射以实现自身降温的过程。作为一种无需能量输入的制冷技术,天空辐射制冷可为应对能源危机及全球变暖提供一种新的思路。从发展历程看,传统的辐射制冷技术应用仅限于夜间。近年来,随着纳米光子学及超材料领域的发展,日间辐射制冷技术的优势已经得到验证。本文对天空辐射制冷技术的发展现状进行了回顾,涉及基本原理、材料与结构,分析了其潜在应用前景,并重点讨论了该技术当前研究与应用中面临的挑战。在能源形势与环境问题日益严峻的今天,探索天空辐射制冷技术在不同场景的应用,如建筑节能、减轻城市热岛效应、缓解水资源短缺、提高光伏发电效率等,有望助力我国的碳达峰、碳中和事业发展。     

基于人工电磁结构的天线波束控制技术

波束前倾结构后置天线(Forward Tilted Beam and Back-placed Antenna, FTBBA)在高超声速小型飞行器领域有广泛应用。文中采用水平磁+电壁构成端射元,利用电与磁的二重性原理和Yagi天线理论,构建C波段波束前倾结构后置微带八木天线以实现端射。同时,利用栅格结构人工电磁材料(Artificial Electromagnetic Structures, AEMS)抑制表面波,减小杂散电磁波对端射方向图和极化纯度的影响。此外,围绕高超声速小型飞行器天线的共形需求,将两组FTBBA共形于典型的高超声速飞行器表面以实现双极化端射。该天线能够在5.2～5.9 GHz实现VSWR<2 (相对带宽为12.6%),增益>11 dBi,主瓣波束宽度约20×32°。该天线突破端射波束控制技术,解决了常规技术手段难以克服的高速飞行器结构后置和波束前倾相互制约等技术难题。