辐射降温是一种依赖物体热辐射特性实现制冷的技术,不需要任何电力投入而减少能源损耗。除传统型辐射降温器外,具有装饰性能的彩色辐射降温器受到科研人员的广泛关注。目前,高性能彩色辐射降温器面临两方面挑战:一方面,为获得纯度较高的颜色和图案,牺牲了大量的降温效果;另一方面,实现的颜色仍然相对较浅或具有随机性,且对入射角有很强的依赖性。本文将针对这些问题,在传统辐射降温器的设计基础之上提出基于塔姆共振的彩色辐射降温器,能有效平衡降温效果与颜色显示之间的矛盾,实现对角度依赖性较低、颜色较纯以及具有较好的降温功能。本论文的主要内容如下:1、详细介绍辐射降温的基本原理和设计方法。对于传统辐射降温器,从热力学中热辐射、热对流和热传导理论推导出辐射降温的基本公式和工作原理;对于彩色辐射降温器,基于色彩和辐射降温的基本理论得到彩色辐射降温器的工作原理。介绍了用于结构设计优化的基因遗传算法、光学仿真的传输矩阵法,为后续研究提供了理论基础。2、根据辐射降温原理和基因遗传算法,优化设计出高性能的传统型辐射降温器。此降温器不仅获得接近理想的光谱特性,且当非辐射热系数hc=6 W/m2/K时降温效果可达9.69℃。系统地研究了不同面向太阳的角度、非辐射热系数以及周围环境温度对其降温性能的影响,为实验制备高性能辐射降温器提供了参考,以降低器件制备成本、减少实验测试的盲目性。3、将显色与降温相结合,提出由塔姆结构与主发射器堆叠而成的彩色辐射降温器。在初始环境温度下,显示高纯度三补色的辐射降温器的降温功率密度可达44～52 W/m2;当hc=6W/m2/K时,其温度可降5～6℃,与单独的主发射器相比,此彩色辐射降温器仅牺牲30%的稳态温度就能显示较高纯度的减色法三原色(CMY)。另外,其显色和降温性能对角度敏感性较低。本文提出的彩色辐射降温器的设计方法和评价方法可为器件制备提供指导。