可伸缩和分层设计的聚合物膜作为高性能全天辐射冷却的选择性热发射器

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来源: | 作者:tjyunfan | 发布时间: 2021-01-15 | 6030 次浏览 | 分享到:

传统的冷却系统消耗大量的能源，因此加剧了温室效应。被动辐射冷却，通过大气透明窗口(8-13μm)将物体的热量散发到外层空间而不消耗任何能源，已经引起了广泛关注。
辐射冷却的独特特点在于大气透明度窗口的高辐射率，热量可以通过这个窗口向宇宙散发。因此，为了实现高制冷性能，设计和制造选择性发射体，使发射在透明窗口中占主导地位，是至关重要的，因为这种光谱选择抑制了来自周围热辐射的寄生吸收。
最近，对具有特定的光谱响应的各种材料和结构进行了研究，从而实现白天辐射冷却的效果。但是，这其中的大多数辐射冷却材料都是覆盖整个中红外波长的宽带吸收/发射。在此，南京大学朱嘉、朱斌教授等人展示了一种由可伸缩静电纺丝工艺生产的分层设计的聚合物纳米纤维薄膜，它能够选择性地实现中红外发射，有效地反射阳光，因此具有优异的全天辐射冷却性能。这种分层设计的选择性热辐射器结构中的C–O–C（1260–1110 cm^-1）和C–OH（1239–1030 cm^-1）键在8–13 μm的波长范围内具有78％的选择性发射率并且纳米纤维的设计直径是可控的，在0.3–2.5 μm波长范围内可实现96.3％的高反射率。与夜间的非选择性发射器相比，该新型选择性热发射器的冷却性能提高了约3 °C，在日光照射下，其环境温度降低了5 °C。还分析了这种分层设计的选择性热发射器对缓解全球变暖和调节类地行星温度的影响，并证明了其显著优势。由于其优异的散热性能和可扩展的过程，这种分层设计的选择性热发射器为全天辐射散热材料的大规模应用开辟了新的途径。
相关研究以“Scalable and hierarchically designed polymer film as a selective thermal emitter for high-performance all-day radiative cooling”为题目，发表在Nature Nanotech.上。