80电影天堂网,少妇高潮一区二区三区99,jαpαnesehd熟女熟妇伦,无码人妻精品一区二区蜜桃网站

  針對(duì)輻射制冷材料按需設(shè)計(jì)和精準(zhǔn)加工難以實(shí)現(xiàn)的難題，南京大學(xué)唐少春教授團(tuán)隊(duì)從白金龜（一種白色甲殼蟲，主要生活于熱帶地區(qū)）鱗片自降溫獲得啟發(fā)，通過(guò)理論模擬優(yōu)化及微納結(jié)構(gòu)仿制，提出了表面微納結(jié)構(gòu)全內(nèi)反射與內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)Mie散射相結(jié)合的策略，研制出一種具有表面序構(gòu)陣列和內(nèi)部三維孔結(jié)構(gòu)的輻射制冷薄膜材料，實(shí)現(xiàn)了特定波段內(nèi)超高反射率和中紅外發(fā)射率。研發(fā)的這種復(fù)合薄膜，在“大氣窗口”（波長(zhǎng)8~13 μm）的平均紅外發(fā)射率達(dá)到~96%，在太陽(yáng)光譜（波長(zhǎng)0.3-2.5 μm）平均反射率高達(dá)~98%，高于國(guó)際上已報(bào)道隨機(jī)分布孔結(jié)構(gòu)輻射降溫聚合物的最高值，進(jìn)一步揭示了雙光子序構(gòu)協(xié)同增強(qiáng)的微觀機(jī)制。

  該研究獲得的薄膜在戶外試驗(yàn)中表現(xiàn)出優(yōu)異制冷效果。其表面序構(gòu)的制備是基于納米熱壓印技術(shù)，具有人工精準(zhǔn)調(diào)控、效率高、成本低、工藝過(guò)程簡(jiǎn)單、大面積結(jié)構(gòu)復(fù)制的均勻性和重復(fù)性良好、可規(guī)�；忍攸c(diǎn)，可應(yīng)用于戶外充電樁、LNG儲(chǔ)罐、汽車、建筑等零能耗降溫，對(duì)節(jié)能降碳、優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)具有非常重要意義。相關(guān)成果以題為“Bioinspired Polymer Films with Surface Ordered Pyramid Arrays and 3D Hierarchical Pores for Enhanced Passive Radiative Cooling”在線發(fā)表在國(guó)際知名期刊ACS Nano上（ACS Nano, 2024, DOI: 10.1021/acsnano.3c12244）。南京大學(xué)為唯一通訊單位，南京大學(xué)現(xiàn)代工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院直博生何佳駿為該論文的第一作者，南京大學(xué)唐少春教授為該論文的通訊作者。

圖1. 仿制白金龜鱗片雙光子序構(gòu)高性能輻射制冷膜材料的設(shè)計(jì)示意圖。

  據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)建筑能耗約占社會(huì)總能耗的1/3，其中以空調(diào)、冰箱為代表的傳統(tǒng)主動(dòng)制冷降溫的能耗占絕大部分，它們不僅要消耗大量的電能和產(chǎn)生凈熱量，而且排放出大量CO₂溫室氣體，也不適用于戶外場(chǎng)景。為了顯著降低傳統(tǒng)主動(dòng)降溫的能耗，高效節(jié)能、環(huán)境友好的降溫材料及制冷技術(shù)研究尤為關(guān)鍵和迫切。

  輻射制冷是一種零能耗的被動(dòng)降溫技術(shù)，能夠在不需要外界能量輸入的情況下實(shí)現(xiàn)被動(dòng)式的降溫。其工作原理：一方面通過(guò)反射0.3-2.5 μm波段的太陽(yáng)光減少熱量吸收，另一方面材料自發(fā)地將熱量以紅外線的形式通過(guò)8-13 μm“透明大氣窗口”穿過(guò)大氣層，向低溫外太空傳遞實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)移。在已報(bào)道的輻射制冷材料中，通過(guò)在材料內(nèi)部制造納米/微米孔結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)高效Mie散射，進(jìn)而提高材料對(duì)太陽(yáng)光的反射能力。然而，僅通過(guò)優(yōu)化材料內(nèi)部的孔結(jié)構(gòu)對(duì)提升材料的反射能力已達(dá)上限，需要在此基礎(chǔ)上引入其它光子結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)反射率的進(jìn)一步增強(qiáng)。例如，通過(guò)引入無(wú)機(jī)散射體改性可進(jìn)一步優(yōu)化材料的反射率，然而無(wú)機(jī)顆粒的加入會(huì)影響材料內(nèi)部多孔結(jié)構(gòu)，且顆粒的分散性和穩(wěn)定性不易控制；隨著服役時(shí)間的延長(zhǎng)，顆粒的附著力下降最終導(dǎo)致材料失效。相比之下，通過(guò)表面微加工構(gòu)筑光子結(jié)構(gòu)，能夠有效地選擇性調(diào)控入射的太陽(yáng)光，最終實(shí)現(xiàn)反射率的增強(qiáng)。

  針對(duì)以上問題，本研究基于白金龜（一種白色甲殼蟲，主要生活于熱帶地區(qū)）鱗片的獨(dú)特結(jié)構(gòu)，通過(guò)仿生雙光子序構(gòu)實(shí)現(xiàn)高反射和高發(fā)射的優(yōu)化設(shè)計(jì)理念，提出了一種表面序構(gòu)陣列加內(nèi)部多孔結(jié)構(gòu)的協(xié)同增強(qiáng)策略。揭示了仿生序構(gòu)對(duì)太陽(yáng)光選擇作用機(jī)制，通過(guò)仿真模擬參數(shù)優(yōu)化，并利用現(xiàn)代人工微納精準(zhǔn)加工技術(shù)，開發(fā)出全新的高性能仿生被動(dòng)降溫薄膜材料。在太陽(yáng)光譜（0.3-2.5 μm）平均反射率高達(dá)~98%，高于國(guó)際上已報(bào)道隨機(jī)分布孔結(jié)構(gòu)輻射降溫聚合物的最高值。

  此外，本研究材料工藝簡(jiǎn)單、加工成本低，適用于大規(guī)模批量化制備，提出的協(xié)同增強(qiáng)策略能擴(kuò)展應(yīng)用于其它聚合物，突破了輻射制冷薄膜按需設(shè)計(jì)的瓶頸。

  圖4a為仿生薄膜的制備流程圖，采用相分離與納米熱壓印技術(shù)相結(jié)合，具有工藝簡(jiǎn)單、加工成本低，可大規(guī)模批量化制備的優(yōu)勢(shì)。從4b-4e看出，制備的薄膜表面具有金字塔狀的序構(gòu)陣列，對(duì)太陽(yáng)光能夠有效全內(nèi)反射，而內(nèi)部均勻分布的納米/微米孔結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)Mie散射。雙光子結(jié)構(gòu)的協(xié)同作用，可最大程度地提高薄膜對(duì)入射太陽(yáng)光的調(diào)控。

圖5.（a）仿生薄膜反射率和發(fā)射率測(cè)試結(jié)果；（b）日間和（c）夜間理論凈冷卻功率。

圖6.（a-f）戶外長(zhǎng)期直曬下仿生薄膜的紅外熱成像圖及表面溫度隨時(shí)間變化曲線；（g）戶外降溫性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)裝置示意圖；（h）戶外降溫實(shí)驗(yàn)的溫度及光照強(qiáng)度隨時(shí)間變化的趨勢(shì)。

  受到熱帶白金龜自降溫及其鱗片的獨(dú)特微結(jié)構(gòu)啟發(fā)，團(tuán)隊(duì)通過(guò)仿生雙光子序構(gòu)實(shí)現(xiàn)高反射和高發(fā)射的優(yōu)化設(shè)計(jì)理念，提出了一種表面序構(gòu)陣列加內(nèi)部多孔結(jié)構(gòu)的協(xié)同增強(qiáng)策略，實(shí)現(xiàn)全內(nèi)反射與Mie散射協(xié)同增強(qiáng)。制備的仿生薄膜擁有超高的太陽(yáng)反射率（98%），高于國(guó)際上已報(bào)道隨機(jī)分布孔結(jié)構(gòu)輻射降溫聚合物的最高值；薄膜在戶外試驗(yàn)中也表現(xiàn)出優(yōu)異的輻射制冷性能。本研究提出的仿生雙光子序構(gòu)設(shè)計(jì)能夠擴(kuò)展應(yīng)用于其它聚合物材料，突破了輻射制冷薄膜按需設(shè)計(jì)瓶頸，為低成本、高效率、批量化制備高性能輻射制冷薄膜材料提供了新策略。

  論文信息

  Jiajun He, Qingyuan Zhang, Yaya Zhou, Yu Chen, Haixiong Ge, Shaochun Tang*. Bioinspired Polymer Films with Surface Ordered Pyramid Arrays and 3D Hierarchical Pores for Enhanced Passive Radiative Cooling. ACS Nano, 2024, DOI: 10.1021/acsnano.3c12244.

  https://doi.org/10.1021/acsnano.3c12244