能源是人类赖以生存的物质基础。然而,随着社会的高速发展能源短缺问题越来越严峻。由于新能源的发展才刚刚进入正轨,社会的运行依旧以传统的不可再生能源为主,但对传统不可再生能源的大量使用造成了能源危机以及全球变暖。其中传统建筑物致冷以及汽车致冷占据能源消耗的很大一部分。因此,有必要寻找合适的致冷方式来缓解能源危机和全球变暖等问题。辐射致冷是一种热辐射过程,它是利用物体或结构在大气透明窗口（8～13μm）的强辐射使得自身的热量通过热辐射传递到寒冷的外太空中（3 K）,同时在太阳辐射波段（0.3～2.5μm）具有强烈的反射从而达到降低自身温度而不消耗任何能源的效果。该优异的无能耗特性使其具有很大的应用前景。自然界中单一的无机材料很难在大气透明窗口实现极高的宽波带吸收,因此他们本身的辐射致冷效果十分有限。为了使无机辐射冷却器在大气透明窗口处获得宽波带和高发射率,本文提出了两种二氧化硅超材料辐射冷却器并实现了良好的辐射致冷性能,具体研究成果如下:1.设计了中空锯齿状SiO2超材料选择性辐射冷却器,并对其进行数值研究。所设计的辐射冷却器由底层的Ag,中间Si3N4层以及顶部中空锯齿状SiO2组成。通过对顶部结构的优化获得了在大气透明窗口处高达98.7%的平均发射率。为了揭示增强的吸收率,分析了超材料结构在共振峰处的局域电场分布,并且该增强吸收可以用蛾眼效应很好地解释。我们还研究了顶部中空锯齿状的几何结构参数和不同入射角对其平均发射率的影响。当所设计的辐射冷却器处于常温时（300 K）,其在白天的净冷却功率可以达到100.6 W/m~2。在非辐射换热条件下其温度可低于环境温度13℃。该研究结果对大气透明窗口处的宽带高发射应用于日间辐射致冷器提供了良好的设计思路。2.研究了基于无机材料SiO2和TiO2组成的梯度多层膜选择性辐射冷却器。所设计的结构由五个单元组成,每个单元的厚度一定并且包含SiO2和TiO2两层。其中TiO2在单元中所占的比例逐渐升高,SiO2所占的比例逐渐减小,形成梯度多层膜。计算结果表明所设计辐射冷却器在8～13μm范围内的平均发射率为89.7%,并且能够反射96%的入射太阳辐射。通过与其它辐射冷却器的辐射性能进行对比,证实了该结构具有较为优异的冷却性能。最后研究了该结构在不同非辐射换热系数下的冷却功率。