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  當(dāng)前，全球每年約10%的電量用于室內(nèi)空調(diào)。預(yù)計到2050年，空調(diào)制冷需求將增加兩倍。因此，開發(fā)綠色清潔，高效且低能耗的新型制冷技術(shù)具有迫切需求。基于Mie散射理論利用多孔結(jié)構(gòu)進行輻射制冷是一種不需要額外能量輸入的被動輻射制冷方法，具有優(yōu)異的制冷效率和柔性輕質(zhì)等特點，已經(jīng)成為最有希望滿足未來制冷需求的技術(shù)。然而，為了實現(xiàn)所需的高太陽光反射率（＞95%），高孔隙率不可避免會降低聚合物基底膜的機械穩(wěn)定性（拉伸強度＜10 MPa），尤其是在紫外線長期照射的情況下，聚合物的性能會減弱。此外，大多數(shù)孔結(jié)構(gòu)的形狀不可控，阻止了在反射性能上的進一步突破。因此，在聚合物基多孔膜上同時實現(xiàn)高太陽光反射率，優(yōu)異的機械性能和環(huán)境穩(wěn)定型仍具有挑戰(zhàn)性。

圖1：具有微三明治結(jié)構(gòu)的UHMWPE基多孔膜（MAMS）的制備流程。

  近期，華南理工大學(xué)聚合物新型成型裝備國家工程研究中心瞿金平院士和張桂珍教授研究團隊在“聚合物（超高分子量聚乙烯，UHMWPE）-致孔劑（液態(tài)石蠟，LP）”體系中戰(zhàn)略性引入球狀無機顆粒（SiO₂微球），開發(fā)出了一種簡單且可連續(xù)化的“相分離-雙向拉伸”技術(shù)，在聚合物膜上創(chuàng)新性地實現(xiàn)了一種微三明治多孔結(jié)構(gòu)（MAMS）。利用UHMWPE分子鏈高度纏結(jié)特性，所形成的緊密聚合物骨架可以有效包裹SiO₂微球和LP微滴。其中，SiO₂微球在雙向拉伸過程中起到關(guān)鍵的支撐作用，使得LP微滴在UHMWPE骨架下擠壓下形成橢球狀。

  此外，得益于UHMWPE基體優(yōu)異的穩(wěn)定性和微三明治孔結(jié)構(gòu)對紫外區(qū)太陽光的全反射（≈100%），即使是在61.6 W/m²紫外燈下輻照240 h（分別相當(dāng)于廣州市7年和弗洛里達州8年的輻照量）、強酸或高溫環(huán)境下，MAMS的光學(xué)性能和機械性能幾乎沒有改變，展現(xiàn)了其作為新型綠色制冷技術(shù)被實際應(yīng)用在輕質(zhì)膜式建筑、汽車和食品保鮮等領(lǐng)域的巨大潛力（圖5）。

圖5：具有微三明治結(jié)構(gòu)的UHMWPE基多孔膜（MAMS）的環(huán)境穩(wěn)定性。

  該工作“A micro-sandwich-structured membrane with high solar reflectivity for durable radiative cooling”為題發(fā)表在《Matter》上（Matter 2024，7，1-12）。文章第一作者是華南理工大學(xué)博士生李煜。

  華南理工大學(xué)聚合物新型成型裝備國家工程研究中心瞿金平院士和張桂珍教授團隊長期招收博士后，歡迎具有高分子、機械、新能源、柔性電子器件等相關(guān)研究背景的人員報名參加。

  原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.matt.2024.08.020