Passive daytime radiative cooling: Fundamentals, material designs, and applications
Source abstract
Abstract
Abstract Passive daytime radiative cooling (PDRC) dissipates terrestrial heat to the extremely cold outer space without using any energy input or producing pollution. It has the potential to simultaneously alleviate the two major problems of energy crisis and global warming. In this review, we summarize general strategies implemented for achieving PDRC and various applications of PDRC technologies. We first introduce heat transfer processes involved in PDRC, including radiative and nonradiative heat transfer processes, to evaluate the PDRC performance. Subsequently, we summarize the general material designs used for controlling PDRC performance, such as tuning the thermal mid‐infrared emittance and solar reflectance. Finally, we discuss the diverse applications of PDRC technologies to overcome problems in space cooling, solar cell cooling, water harvesting, and electricity generation. image
Source: crossref · Quality: baseline
Research context
OpenAlex topics: Thermal Radiation and Cooling Technologies · Optical properties and cooling technologies in crystalline materials · Urban Heat Island Mitigation
SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.
Affiliations
School of Energy Science and Engineering Central South University Changsha China
Program of Materials Science and Engineering, Department of Applied Physics and Applied Mathematics Columbia University New York New York USA
Funding
Central South University · National Natural Science Foundation of China · National Science Foundation of Sri Lanka
References (100+)
Show source-provided references
1. 10.1016/j.rser.2014.01.05310.1016/j.rser.2014.01.053 ↗
2. 10.1016/j.solener.2016.01.02110.1016/j.solener.2016.01.021 ↗
3. 10.1016/j.jqsrt.2018.12.02310.1016/j.jqsrt.2018.12.023 ↗
4. 10.1038/nature1388310.1038/nature13883 ↗
5. 10.1016/j.enconman.2019.11239510.1016/j.enconman.2019.112395 ↗
6. 10.1088/0004-637X/707/2/91610.1088/0004-637X/707/2/916 ↗
7. 10.1016/j.apenergy.2018.12.01810.1016/j.apenergy.2018.12.018 ↗
8. 10.1016/j.solmat.2018.01.01510.1016/j.solmat.2018.01.015 ↗
9. 10.1364/AO.21.00438110.1364/AO.21.004381 ↗
10. 10.1364/AO.20.00260610.1364/AO.20.002606 ↗
11. 10.1021/nl400428310.1021/nl4004283 ↗
12. 10.1557/mre.2020.1810.1557/mre.2020.18 ↗
13. 10.1063/1.508728110.1063/1.5087281 ↗
14. 10.1016/j.renene.2020.03.13610.1016/j.renene.2020.03.136 ↗
15. 10.1126/science.aat951310.1126/science.aat9513 ↗
16. 10.1016/j.renene.2019.06.11910.1016/j.renene.2019.06.119 ↗
17. 10.1016/j.solmat.2019.11032010.1016/j.solmat.2019.110320 ↗
18. 10.1126/science.aai789910.1126/science.aai7899 ↗
19. 10.1038/ncomms1372910.1038/ncomms13729 ↗
20. 10.1021/acsphotonics.7b0149210.1021/acsphotonics.7b01492 ↗
21. 10.1016/j.solmat.2017.04.02010.1016/j.solmat.2017.04.020 ↗
22. 10.1126/sciadv.aaz541310.1126/sciadv.aaz5413 ↗
23. 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2016.08.00910.1016/j.ijheatmasstransfer.2016.08.009 ↗
24. 10.1126/science.abb097110.1126/science.abb0971 ↗
25. 10.1016/j.nanoen.2021.10625910.1016/j.nanoen.2021.106259 ↗
26. 10.1016/j.nanoen.2020.10551710.1016/j.nanoen.2020.105517 ↗
27. 10.1002/admt.20190100710.1002/admt.201901007 ↗
28. 10.3390/buildings812016810.3390/buildings8120168 ↗
29. 10.1063/5.001783810.1063/5.0017838 ↗
30. 10.1038/s41893-019-0348-510.1038/s41893-019-0348-5 ↗
31. MandalJ MandalS BrewerJ RamachandranA RamanAP.Radiative cooling and thermoregulation in the Earth's glow.arXiv.2020:1–13.
32. 10.1021/acs.nanolett.0c0145710.1021/acs.nanolett.0c01457 ↗
33. 10.1016/j.joule.2018.10.00610.1016/j.joule.2018.10.006 ↗
34. 10.1021/acsphotonics.6b0099110.1021/acsphotonics.6b00991 ↗
35. 10.1007/s10570-021-04112-110.1007/s10570-021-04112-1 ↗
36. 10.1126/sciadv.aat948010.1126/sciadv.aat9480 ↗
37. 10.1002/smll.20190529010.1002/smll.201905290 ↗
38. 10.1016/j.solmat.2019.02.01510.1016/j.solmat.2019.02.015 ↗
39. 10.1038/s41598-020-63591-710.1038/s41598-020-63591-7 ↗
40. 10.1364/OE.40136810.1364/OE.401368 ↗
41. 10.1073/pnas.200180211710.1073/pnas.2001802117 ↗
42. Full daytime sub‐ambient Radiative cooling with high figure of merit in commercial‐like paints
43. 10.1007/s11431-020-1586-910.1007/s11431-020-1586-9 ↗
44. 10.1002/adfm.20190756210.1002/adfm.201907562 ↗
45. 10.1016/j.solmat.2020.11056310.1016/j.solmat.2020.110563 ↗
46. 10.1021/acsphotonics.0c0051310.1021/acsphotonics.0c00513 ↗
47. 10.1002/adma.20200087010.1002/adma.202000870 ↗
48. 10.1021/acsami.9b1674210.1021/acsami.9b16742 ↗
49. 10.1038/s41598-020-63027-210.1038/s41598-020-63027-2 ↗
50. 10.1364/OE.41865010.1364/OE.418650 ↗
51. 10.1016/j.cej.2020.12710410.1016/j.cej.2020.127104 ↗
52. 10.1016/j.nanoen.2020.10560010.1016/j.nanoen.2020.105600 ↗
53. 10.1021/acs.nanolett.0c0481010.1021/acs.nanolett.0c04810 ↗
54. 10.1021/acsami.0c2120410.1021/acsami.0c21204 ↗
55. 10.1016/j.nanoen.2021.10597110.1016/j.nanoen.2021.105971 ↗
56. 10.1021/acs.nanolett.0c0424110.1021/acs.nanolett.0c04241 ↗
57. 10.1016/j.mtphys.2021.10038910.1016/j.mtphys.2021.100389 ↗
58. 10.1063/5.003513810.1063/5.0035138 ↗
59. 10.1364/AO.46.00811810.1364/AO.46.008118 ↗
60. 10.1364/AO.51.00678910.1364/AO.51.006789 ↗
61. 10.1002/adom.20160025010.1002/adom.201600250 ↗
62. 10.1016/j.jqsrt.2020.10706310.1016/j.jqsrt.2020.107063 ↗
63. 10.12693/APhysPolA.116.58510.12693/APhysPolA.116.585 ↗
64. 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2021.12126310.1016/j.ijheatmasstransfer.2021.121263 ↗
65. 10.1016/j.mtphys.2019.10012710.1016/j.mtphys.2019.100127 ↗
66. 10.1088/1361-6463/abfb1910.1088/1361-6463/abfb19 ↗
67. A structural polymer for highly efficient all‐day passive radiative cooling
68. 10.1016/j.solmat.2021.11120510.1016/j.solmat.2021.111205 ↗
69. 10.1002/adfm.20201033410.1002/adfm.202010334 ↗
70. 10.1126/science.abe447610.1126/science.abe4476 ↗
71. 10.1038/s41893-018-0023-210.1038/s41893-018-0023-2 ↗
72. 10.1021/acsami.0c0937410.1021/acsami.0c09374 ↗
73. 10.1126/science.aau121710.1126/science.aau1217 ↗
74. 10.1038/s41377-018-0033-x10.1038/s41377-018-0033-x ↗
75. 10.1126/science.abi548410.1126/science.abi5484 ↗
76. 10.1038/s41565-020-00800-410.1038/s41565-020-00800-4 ↗
77. 10.1103/PhysRevApplied.13.06405210.1103/PhysRevApplied.13.064052 ↗
78. 10.1126/science.abc538110.1126/science.abc5381 ↗
79. 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2018.11.05910.1016/j.ijheatmasstransfer.2018.11.059 ↗
80. 10.1021/acsami.1c0214510.1021/acsami.1c02145 ↗
81. 10.1016/j.xcrp.2020.10022110.1016/j.xcrp.2020.100221 ↗
82. 10.1021/acsami.1c0236810.1021/acsami.1c02368 ↗
83. 10.1063/5.001565010.1063/5.0015650 ↗
84. 10.1063/1.483599510.1063/1.4835995 ↗
85. 10.1016/j.nanoen.2020.10546110.1016/j.nanoen.2020.105461 ↗
86. 10.1364/OE.26.00A77710.1364/OE.26.00A777 ↗
87. 10.1016/j.joule.2019.09.01610.1016/j.joule.2019.09.016 ↗
88. 10.1038/s43246-020-00098-810.1038/s43246-020-00098-8 ↗
89. 10.1038/s41467-020-19790-x10.1038/s41467-020-19790-x ↗
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93. 10.1016/j.solmat.2020.11073910.1016/j.solmat.2020.110739 ↗
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100. 10.1038/nenergy.2017.14310.1038/nenergy.2017.143 ↗