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鄭大劉憲虎/華科大陶光明 Mater. Horiz.：用于輻射制冷的共混物泡沫
2023-09-07  來源：高分子科技

  在過去的幾十年里，由溫室效應引起的全球變暖造成過度的能源消耗，被動輻射制冷作為一種無能量和可持續(xù)的制冷方法得到了廣泛的研究。目前，輻射冷卻器用聚合物復合材料的研究主要集中在聚合物與無機粒子的復合上，而在共混物方面的研究鮮有報道。


  近期，鄭州大學橡塑模具國家工程研究中心劉憲虎博士和華中科技大學陶明光教授合作，利用聚碳酸酯(PC)和聚二甲基硅氧烷(PDMS)共混制備的泡沫在太陽光譜上具有高反射率(97%)，在大氣窗口（8-13μm）內(nèi)具有強發(fā)射率(91%)，并且具有低導熱系數(shù)(46 mW/(m·K))，可以有效地降低傳熱，在白天實現(xiàn)5.2°C，夜晚10.2°C的制冷效果。該工作以“Controllable-morphology polymer blend photonic metafoam for radiative cooling”為題發(fā)表在《Materials Horizons》上。 


圖1 共混物泡沫的制備流程及基本性能


  作者利用非溶劑相分離的方法，通過調(diào)控PC和PDMS的配比，來調(diào)控泡沫骨架上形成的微孔和納米孔直徑，得到具有優(yōu)異隔熱性能的共混物泡沫，其熱導率低至46 mW/(m·K)。經(jīng)光學模擬發(fā)現(xiàn)該泡沫孔徑分布在0.5 μm-3.5 μm時，能充分的反射太陽光，因此其太陽光反射率高達97%。 


圖2共混物泡沫室熱絕緣性能


圖3共混物泡沫室外輻射制冷性能


  室外測試中，該泡沫與商用泡沫做對比具有更加優(yōu)異的制冷效果，實現(xiàn)白天低于環(huán)境溫度5.2°C，夜晚低于環(huán)境溫度10.2°C。白天的冷卻功率能達到111.1W/m2。 


圖4共混物泡沫的節(jié)能模擬和自清潔性能


  此外，PDMS中含有豐富的硅氧鍵（Si-O），提升了該泡沫在大氣窗口的發(fā)射率，同時賦予其戶外自清潔性能。


  原文鏈接：https://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2023/MH/D3MH01008B

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（責任編輯：xu）
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