网易首页 > 网易号 > 正文 申请入驻

科学通报 | “香山科学会议专栏”评述文章:智能光热调控材料的前沿展望与变革型发展路径

0
分享至


为应对航空航天、电子信息、建筑节能等领域对高效热管理的迫切需求,智能光热调控技术凭借其动态响应环境变化、主动调节光热性能的优势,正推动热管理范式从“静态防护”向“智能适应”转变。中国科学院上海硅酸盐研究所曹逊研究员、华中师范大学陶光明教授、同济大学裴艳中教授基于第Y11次香山科学会议共识,在《科学通报》“香山科学会议专栏”发表评述文章,系统梳理了该技术从物理机制到关键应用的核心挑战与突破方向,并围绕“双碳”目标提出实现能源高效利用的变革性发展路径与未来布局。

一、技术背景:从“被动防护”到“主动适应”

在高温、高负荷、多变的工况环境下,传统热管理材料与系统往往依赖固定物性进行“静态防护”,难以应对复杂环境的动态热负载。智能光热调控技术通过材料结构设计与外界刺激响应(如光、热、电信号),实现了对太阳光谱选择性吸收、红外发射率的动态调节,从而在极端环境下维持系统热稳定。这一变革性技术不仅服务于航天器热控、建筑节能等领域,更在自适应伪装、可穿戴设备等新兴场景中展现出潜力,成为实现“双碳”目标下能源高效利用的关键路径之一。


图1 太阳、地球和外太空的辐射光谱

二、核心突破:全链条技术体系驱动多领域应用

围绕国家重大任务与民生安全需求,智能光热调控技术领域需要构建“物理机制—设计制造—系统集成”的全链条创新体系。在航天热控制领域,为应对太空超过400 K的温度波动,研究者已通过多元掺杂与异质结构构建优化二氧化钒(VO₂)等热致变色材料的相变温度区间来匹配航天器的最佳工作温度。然而,可靠制造与空间环境适应性是工程化关键,需发展易兼容的制备工艺,并着重研究材料在空间复杂环境下的可靠性。在自适应伪装领域,超材料与光子晶体通过对特定波段的独立调控实现可见光迷彩与红外伪装的动态兼容,但需要更进一步结合传感网络与AI算法构建“感知-判断-响应”智能闭环系统,破解多频谱侦察环境下的动态适配难题。

面向高功率电子器件热管理挑战,辐射制冷材料因热导率低且缺乏有效的非辐射传热通道难以满足需求。突破方向包括开发辐射增强型热管散热器、构建热导-辐射协同冷却膜,并通过纳米填料填充界面微观间隙,将界面热阻降低60%以上,以破解高热流密度与界面热阻难题。在建筑节能领域,智能光热调控材料赋予了建筑围护结构动态辐射冷却与自适应保温的动态响应功能;个人热管理纺织品则借助仿生多级结构协同辐射冷却与蒸发散热,实现对人体微环境的多模态协同精准调控。但确保热管理的“适时”与“适度”仍需充分结合系统和场景,实现智能化和集成化。同时,还需兼顾耐久性和规模化生产,实现商业应用。

三、未来展望:迈向“智能热管理”的新时代

为推动热管理技术向智能化、自适应与集成化方向演进,智能光热调控技术的变革性突破需聚焦三大关键路径:物理机制深度挖掘、制造工艺双向突破与系统级智能集成。未来应着力探索低维材料、量子限域效应及非平衡态能量传递等新机制,构建光‑热‑电‑力多场耦合理论模型。同时向原子级精准制造与低成本规模化工艺双向拓展,并推动材料与传感、控制、算法的深度融合,形成“能源‑信息‑热管理”一体化系统。随着人工智能驱动设计、跨学科协同创新与产业化验证的结合,该技术有望实现重点场景的规模化应用,为保障多领域热安全、实现“双碳”目标与产业升级注入新动能。


图2 智能光热调控技术的变革性发展路径

文章信息

曹逊*, 陶光明, 裴艳中. 智能光热调控材料的前沿展望与变革性发展路径. 科学通报, 2026, 71: 5732–5744. DOI: 10.1360/CSB-2025-5796.

https://www.sciengine.com/CSB/doi/10.1360/CSB-2025-5796

《科学通报》是中国科学院主管、中国科学院和国家自然科学基金委员会共同主办的综合性中文学术期刊,致力于快速报道自然科学各学科基础理论和应用研究的最新研究动态、消息、进展, 点评研究动态和学科发展趋势。

  • 旬刊,每10天出版1期;

  • 栏目:进展、评述、快讯、论文、观点、科技前沿、科学访谈、亮点述评、悦读科学等;

  • 《新锐期刊分区表》 综合性大类1区TOP期刊;

  • 中国科技期刊卓越行动计划领军期刊;

  • 《中国科技论文与引文数据库》和《中国科学引文数据库》的源期刊,同时被EI、ESCI和Scopus等收录;

  • 期刊官网:http://csb.scichina.com.

转载、投稿请留言

| 关注科学通报 | 了解科学前沿

特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。

Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.

相关推荐
热点推荐
演员刘琳说:我一直想要生孩子,结果35岁开始,第一次胎停了

演员刘琳说:我一直想要生孩子,结果35岁开始,第一次胎停了

共情故事会
2026-10-24 10:09:47
酷派发布阔直板手机,售价999元起,原生支持微信8开!

酷派发布阔直板手机,售价999元起,原生支持微信8开!

电脑吧评测室
2026-10-24 01:58:02
泽连斯基:战争结束后,乌克兰恢复正常生活,要让950万人回国

泽连斯基:战争结束后,乌克兰恢复正常生活,要让950万人回国

别让往昔的悲伤和对未来的恐惧
2026-10-24 05:05:17
2000年,歹徒长途客车起色心,3名女子被强奸5次,43人冷眼旁观!

2000年,歹徒长途客车起色心,3名女子被强奸5次,43人冷眼旁观!

法网恢恢
2026-09-06 23:15:14
俄高层在中国说了实话,要不是仗没打好,普京不会急着“向东看”

俄高层在中国说了实话,要不是仗没打好,普京不会急着“向东看”

影孖看世界
2026-10-23 22:59:21
女体育生穿“黑纱裤”训练,心思被戳穿:你这种高六都考不上大学

女体育生穿“黑纱裤”训练,心思被戳穿:你这种高六都考不上大学

熙熙说教
2026-10-18 14:36:19
刚走完长征的毛主席珍贵照片,衣衫破旧,满脸疲惫,瘦得几乎认不出!

刚走完长征的毛主席珍贵照片,衣衫破旧,满脸疲惫,瘦得几乎认不出!

南书房
2026-10-16 19:20:05
深南大道香蜜湖段换新迎APEC盛会,静待八方来客

深南大道香蜜湖段换新迎APEC盛会,静待八方来客

记录生活日常阿蜴
2026-10-24 03:32:10
宗馥莉最后信任的人走了。家族记忆越浅的人,越容易把运气当成本事

宗馥莉最后信任的人走了。家族记忆越浅的人,越容易把运气当成本事

家传编辑部
2026-10-23 18:23:53
公司裁掉两个年薪50+万元工程师,花2小时教他用Claude Code「接盘」:“我年薪17万,一个人干三个人的活!”

公司裁掉两个年薪50+万元工程师,花2小时教他用Claude Code「接盘」:“我年薪17万,一个人干三个人的活!”

CSDN
2026-10-22 15:41:44
1千克就能致命,曾经却被当成主粮食用,为何如今还在大量种植?

1千克就能致命,曾经却被当成主粮食用,为何如今还在大量种植?

浩渺青史
2026-10-19 08:11:12
李昌钰追思会曝光,捧遗像的是学生,捧骨灰的是继子,亲儿女没来

李昌钰追思会曝光,捧遗像的是学生,捧骨灰的是继子,亲儿女没来

王姐懒人家常菜
2026-10-24 09:29:48
为什么公司一出现“单车棚效应” ,就离倒闭不远了?

为什么公司一出现“单车棚效应” ,就离倒闭不远了?

互联网思维
2026-10-11 23:38:51
灰熊轰17-0逆转勇士!二人转引崩盘,科尔却弃2将该放权伦德博格

灰熊轰17-0逆转勇士!二人转引崩盘,科尔却弃2将该放权伦德博格

篮球资讯达人
2026-10-24 13:04:36
中超争冠大决战!蓉城洋帅:大连想击败我们 李国旭:之前没想过夺冠

中超争冠大决战!蓉城洋帅:大连想击败我们 李国旭:之前没想过夺冠

念洲
2026-10-23 17:05:55
薄一波究竟属于哪一级别?是正国级,还是副国级?

薄一波究竟属于哪一级别?是正国级,还是副国级?

人生录
2026-10-15 05:18:24
中方澄清:所谓“胡塞武装使用中国零件制造导弹”是抹黑造谣,如也方提供材料,中方愿认真调查

中方澄清:所谓“胡塞武装使用中国零件制造导弹”是抹黑造谣,如也方提供材料,中方愿认真调查

每日经济新闻
2026-10-22 16:27:41
纯过日子人互相传染:不是男模点不起,而是茶米油盐更有性价比

纯过日子人互相传染:不是男模点不起,而是茶米油盐更有性价比

媒体人溪婉
2026-10-23 12:43:47
孙俪带素人闺蜜团游成都,混在人群没人认出,这才是顶级松弛感

孙俪带素人闺蜜团游成都,混在人群没人认出,这才是顶级松弛感

做一个合格的吃瓜群众
2026-10-24 08:23:26
《庆余年》改编故事:范闲到死都没发现,京都城里藏得最深的人,既不是陈萍萍,也不是庆帝,而是那个一直视为“透明”的他

《庆余年》改编故事:范闲到死都没发现,京都城里藏得最深的人,既不是陈萍萍,也不是庆帝,而是那个一直视为“透明”的他

晓艾故事汇
2026-10-21 10:22:21
2026-10-24 15:15:00
科学通报 incentive-icons
科学通报
科学通报微信公众号
1544文章数 2029关注度
往期回顾 全部

科技要闻

写程序、做3D,新Kimi还有多少本事?

头条要闻

男子独自替发小还债 每月从6000元工资中挤5000元还款

头条要闻

男子独自替发小还债 每月从6000元工资中挤5000元还款

体育要闻

从乐透秀到总冠军再到没工作 一共要几年?

娱乐要闻

李连杰回应抛妻弃女传闻,透露四个女儿关系

财经要闻

叫"保障"不叫"保险":租车平台的文字游戏

汽车要闻

设计换新/智舱升级 2027款博越限时价7.89万起

态度原创

手机
艺术
本地
家居
教育

手机要闻

Counterpoint发印度Q3报告:三星重回第一,国产有点惨

艺术要闻

16位中国当代画家油画作品

本地新闻

这么近,那么美,周末赴贺州丨大湾区后花园

家居要闻

2026建博会(广州) 公装联探展交流活动

教育要闻

越解越乱,是不是超纲了

无障碍浏览 进入关怀版