Die Strahlungskühlungstechnologie ist zu einer effizienten und passiven Lösung zur Wärmeregulierung geworden, indem sie Sonnenstrahlung reflektiert und Infrarotstrahlung aussendet. Durch diese Doppelfunktion entfällt die Notwendigkeit einer externen Energiezufuhr zur Kühlung, was sie zu einem vielversprechenden Ansatz zur Linderung globaler Energie- und Umweltprobleme macht. Strahlungskühlung entspricht den Grundsätzen einer umweltfreundlichen und kohlenstoffarmen Entwicklung und bietet nachhaltige Alternativen zur Temperaturregelung für verschiedene Anwendungen, darunter Gebäude, Textilien und persönliche Wärmemanagementsysteme.
Der tatsächliche Einsatz von Strahlungskühlmaterialien (RCMs) wird jedoch häufig durch Umweltfaktoren wie Wärmestau, konvektive Wärmeübertragung und erhebliche tageszeitliche Temperaturschwankungen behindert. Diese Herausforderungen können die Kühleffizienz von RCM verringern und unter bestimmten klimatischen Bedingungen zu potenziellen Problemen wie Unterkühlung oder Überhitzung führen. Als wirksame Strategie zur Beseitigung dieser Einschränkungen wurde die Integration von Phasenwechselmaterialien (PCM) mit RCM vorgeschlagen.
PCM verfügt über eine hohe latente Wärme und eine stabile Phasenübergangstemperatur, sodass es während des Phasenübergangsprozesses Wärme absorbieren und abgeben kann. Diese inhärente Fähigkeit kann Temperaturschwankungen stabilisieren und dadurch die Gesamteffizienz des Strahlungskühlsystems verbessern. PCM kann beispielsweise bei hohen Temperaturen überschüssige Wärme absorbieren und bei sinkenden Temperaturen wieder abgeben, wodurch die Auswirkungen der Umgebungswärme verringert und thermische Beschwerden gelindert werden. Darüber hinaus weist PCM mit Phasenwechseltemperatur, die für den menschlichen thermischen Komfort geeignet ist, ein großes Potenzial für die Verbesserung der Anwendbarkeit von Strahlungskühlsystemen in tragbaren und persönlichen Wärmemanagementtechnologien auf.
Es wurden umfangreiche Untersuchungen zur Integration von PCM in Strahlungskühlsysteme in einer Reihe von Anwendungen durchgeführt, beispielsweise in Solardestillierapparaten, Photovoltaik-Thermalsystemen, Klimaanlagen und energieeffizienten Dächern. Diese Studien betonen die erheblichen Vorteile der Kombination der thermischen Speicherleistung von PCM mit der optischen und thermischen Emissionsleistung von RCM.
Allerdings gibt es immer noch einige Herausforderungen, darunter eine begrenzte latente Wärme, eine für den menschlichen Komfort suboptimale Phasenübergangstemperatur und Schwierigkeiten bei der Verarbeitung PCM-integrierter Materialien aufgrund erhöhter Viskosität und verringerter Verarbeitbarkeit.