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| 內容簡介： |
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本书是“十四五”国家重点图书出版规划项目“未来能源技术系列”丛书之一。随着化石能源危机的加剧和温室效应的日益显著，“碳达峰、碳中和”成为当前全球发展的主题，能源利用的结构已从传统单一能源结构向多元化的新型洁净能源（风能、太阳能、氢能、核能等）结构演化。本书的主要内容包括当前世界能源应用现状、辐射制冷基础、辐射制冷材料的开发应用、辐射制冷器件的加工研究、辐射制冷技术的应用，以及辐射制冷技术在未来能源技术应用研究中的发展前景等。本书结构清晰，内容深入浅出，可供各高等院校的新能源及其相关专业的师生使用，也可作为新能源专业从业人员的参考用书。
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| 目錄：
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1绪论001
1.1能源问题现状001
1.2辐射制冷技术002
1.2.1辐射制冷技术发展历程003
1.2.2辐射制冷技术最新研究进展006
参考文献007
2辐射制冷理论基础009
2.1传热学基础009
2.1.1热传导009
2.1.2热对流010
2.1.3热辐射012
2.2辐射制冷机理015
2.2.1基本理论015
2.2.2大气辐射021
2.2.3太阳辐射024
2.2.4天空辐射025
2.2.5非辐射传热028
2.3辐射制冷机理——热分析029
2.4选择性辐射体结构033
2.4.1夜间辐射冷却033
2.4.2白天辐射冷却036
2.4.3辐射冷却器的性能指标038
参考文献038
3辐射制冷材料与器件043
3.1自然辐射体043
3.2薄膜基辐射体043
3.2.1高分子薄膜辐射体044
3.2.2有色涂料薄膜辐射体046
3.2.3无机涂料薄膜辐射体046
3.3纳米颗粒基辐射体048
3.4光子辐射体049
3.4.1多层膜050
3.4.2图形化表面051
3.5小结053
参考文献058
4辐射制冷技术的现有应用062
4.1辐射制冷技术在建筑物中的应用062
4.1.1水基系统062
4.1.2空气基系统064
4.1.3复合系统064
4.1.4冷屋面067
4.1.5辐射制冷系统在建筑物中的应用潜力068
4.1.6辐射制冷技术在建筑物中应用面临的挑战068
4.2辐射制冷技术在太阳能电池领域的应用070
4.2.1太阳能电池的光谱特性071
4.2.2太阳能电池优化073
4.2.3热力学分析079
4.3辐射制冷技术在露水收集中的应用080
4.3.1辐射露水冷凝器081
4.3.2主动露水冷凝器086
4.4辐射制冷技术在太阳能电厂中的应用092
4.4.1SCO2循环093
4.4.2SCO2动力循环模型095
参考文献099
5辐射制冷技术在MEMS热电发电中的应用103
5.1微机电系统（MEMS）103
5.1.1MEMS简介103
5.1.2MEMS技术的发展及应用105
5.1.3MEMS技术的特征107
5.1.4MEMS技术在热电器件加工中的应用108
5.2Sb2Te3及Bi2Te3热电材料薄膜的磁控溅射工艺研究117
5.2.1热电材料薄膜117
5.2.2磁控溅射的工作原理117
5.2.3磁控溅射系统118
5.2.4热电材料薄膜的制备119
5.2.5热电薄膜的成分结构及性能表征121
5.2.6测试结果与讨论126
5.3基于MEMS工艺的超薄热电器件加工工艺研究139
5.3.1概述139
5.3.2MEMS热电芯片工艺开发141
5.3.3开发过程142
5.3.4结果与讨论144
5.4MEMS超薄热电阵列器件发电性能160
5.4.1热电器件基本理论160
5.4.2热电器件的加工工艺过程162
5.4.3MEMS芯片性能测试方法163
5.4.4MEMS芯片性能测试结果164
5.5基于MEMS热电器件的辐射制冷发电169
5.5.1辐射制冷理论169
5.5.2辐射体加工原理及方法171
5.5.3辐射体的结构与性能表征方法173
5.5.4辐射制冷发电系统的建立与测试方法174
5.5.5辐射体结构与性能表征测试结果174
5.5.6展望178
参考文献179
6结语190
附录Si和Sb2Te3基多层薄膜热导率192
索引194
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| 內容試閱：
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能源问题已经成为当今世界最关注的问题之一，全球气温快速上升与严重的环境污染问题已成为人类不得不认真面对的问题。能源与环境保护是关系到国民经济发展和国家安全的重大问题。能源作为人类社会经济发展的重要物质基础，随着人类社会经济水平的不断进步和生活要求的不断提高，能源消耗越来越大，能源危机也随之出现。作为世界最大的能源消费国，如何有效保证国家能源安全、有力保障国家经济社会发展，始终是我国能源发展面临的首要问题。基于上述背景，能源革命势在必行。本次能源革命的发展趋势呈现出几个特点： 一次能源结构处于高碳向低碳转变进程，新能源和可再生能源成为未来世界能源结构低碳演变的重要方向，电力将成为终端能源消费的主体，以及能源技术创新在能源革命中起决定性作用。近年来，随着新能源技术的不断发展，新能源在世界能源结构中所占的比例不断提高。目前世界各国都在积极开展新能源技术的研究，2020年上半年受到新冠肺炎疫情影响，石油、天然气、煤等传统能源销量大幅度下降，但是，各国在光伏、风电等新能源方面的投资仍然强劲。
从我国的能源消费结构和碳排放量来看，在自然资源先天条件的限制下，我国的能源结构仍然以化石能源为主导。2020年，中国的煤炭消费量占能源消费总量的568％，石油消费量占比为189％，天然气消费量占比为84％，化石能源总消费量占比近85％。能源需求的增长和以化石能源为主导的能源消费结构导致了我国较高的二氧化碳排放量。目前，中国化石能源消费产生的碳排放量接近100亿吨。从化石能源碳排放的不同类型来看，煤炭消费造成的二氧化碳排放量已超过75亿吨，占化石能源碳排放总量的75％以上。其次是石油和天然气消费引起的二氧化碳排放，分别约占14％和7％。
从不同行业的碳排放量来看，作为一个高度工业化的国家，我国的碳排放量主要集中在电力行业和工业上。此外，运输行业的碳排放量也占很大比例，而农业、商业、公共服务业和其他行业的碳排放量则相对较低。就电力行业来说，作为一国经济的命脉，电力行业在人们的生活中占有不可或缺的地位。当前中国的电力供应结构仍以煤炭发电为主。2020年燃煤发电量占我国总发电量的632％。根据国际能源署（IEA）的最新数据，我国的电力和供热生产部门的碳排放量占化石能源碳排放总量的50％以上。从工业角度看，能源加工工业、钢铁工业和化学原料制造业不仅是煤炭消费的重点产业，而且还是二氧化碳排放的主要来源。除电力和热力生产行业外，其他工业部门贡献了近30％的化石能源碳排放量。此外，随着中国城市化进程的不断推进，交通运输业的能源消费量和碳排放量也呈现出显著的增长趋势。
地球上的能源最终来自太阳，地球吸收太阳能，是一个巨大的热能储存器。外太空是一个接近绝对零度的冷端（3~4 K），地球是一个热端，两者之间存在相当大的温差。利用“大气红外窗口”（8~13μm），太阳能不停向地球输入热量，可使地球物体的向阳面和背面形成温差。同时，地球上的物体也可以通过大气窗口向太空以辐射的形式输出能量，亦可在物体面向太空的一侧与另一侧之间形成温差。其中，红外辐射通过大气窗口把地表的热能发射到寒冷的外太空，从而使地球上的物体冷却（如结霜）。红外辐射不消耗电力，在建筑物、车辆、太阳能电池甚至火力发电厂的冷却方面具有巨大的潜力。随着21世纪的能源形势和环境问题变得越来越严峻，探索辐射降温技术以节省能源消费，从而减轻城市的热岛效应，实现更高效的发电，进而使减缓甚至逆转全球变暖趋势成为可能。
辐射制冷是近年来发展起来的一种被动制冷方式。它可以不使用电能等其他能源将地球上物体的热量以热辐射的形式通过“大气窗口”传输到外太空，从而降低物体的温度。经过科研工作者几十年来对天然化合物、聚合物薄膜、色素涂料及气体等的研究，在辐射体性能的改善方面已经取得了巨大的进步。近年来，越来越多的研究人员开始关注白天的辐射冷却，并取得了突破性进展，如实现了全天24小时的辐射制冷与持续发电。虽然近年来红外辐射领域的研究非常活跃，目前国内外还没有红外辐射制冷方面的专著。读者如果需要全面系统地了解红外辐射领域的技术与发展，需要查阅大量的文献资料。这样不仅效率低、工作量大，还容易遗漏。
本书根据国内外最新的研究进展，分别从宏观角度和微观角度系统地介绍了红外辐射制冷技术的理论、技术及其应用情况。全书主要内容包括当前世界能源应用现状及辐射制冷技术的发展、研究及应用现状，辐射制冷技术的原理、不同辐射制冷材料研究与应用、辐射制冷器件的加工技术、辐射制冷技术与其他能源技术的综合应用，以及辐射制冷技术在未来能源技术应用研究中的发展前景等。本书结构清晰，内容深入浅出，可供各高等院校新能源及其相关专业的师生使用，也可作为新能源专业从业人员的参考用书，希望本书能够帮助读者快速、系统地了解红外辐射技术，并开展相关的学习和研究工作。
感谢国家自然科学基金（51776126）的资助。感谢一直关心与支持我们工作的各位领导、专家、老师与朋友们，感谢家人们给予的无私关爱与支持。
由于时间仓促，书中难免存在一些不足之处，望广大读者批评指正。
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