可伸縮和分層設計的聚合物膜作為高性能全天輻射冷卻的選擇性熱發射器
來源:
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作者:tjyunfan
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發布時間: 2021-01-15
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傳統的冷卻系統消耗大量的能源，因此加劇了溫室效應。被動輻射冷卻，通過大氣透明窗口(8-13μm)將物體的熱量散發到外層空間而不消耗任何能源，已經引起了廣泛關注。
輻射冷卻的獨特特點在于大氣透明度窗口的高輻射率，熱量可以通過這個窗口向宇宙散發。因此，為了實現高制冷性能，設計和制造選擇性發射體，使發射在透明窗口中占主導地位，是至關重要的，因為這種光譜選擇抑制了來自周圍熱輻射的寄生吸收。
最近，對具有特定的光譜響應的各種材料和結構進行了研究，從而實現白天輻射冷卻的效果。但是，這其中的大多數輻射冷卻材料都是覆蓋整個中紅外波長的寬帶吸收/發射。在此，南京大學朱嘉、朱斌教授等人展示了一種由可伸縮靜電紡絲工藝生產的分層設計的聚合物納米纖維薄膜，它能夠選擇性地實現中紅外發射，有效地反射陽光，因此具有優異的全天輻射冷卻性能。這種分層設計的選擇性熱輻射器結構中的C–O–C（1260–1110 cm-1）和C–OH（1239–1030 cm-1）鍵在8–13 μm的波長范圍內具有78％的選擇性發射率并且納米纖維的設計直徑是可控的，在0.3–2.5 μm波長范圍內可實現96.3％的高反射率。與夜間的非選擇性發射器相比，該新型選擇性熱發射器的冷卻性能提高了約3 °C，在日光照射下，其環境溫度降低了5 °C。還分析了這種分層設計的選擇性熱發射器對緩解全球變暖和調節類地行星溫度的影響，并證明了其顯著優勢。由于其優異的散熱性能和可擴展的過程，這種分層設計的選擇性熱發射器為全天輻射散熱材料的大規模應用開辟了新的途徑。
相關研究以“Scalable and hierarchically designed polymer film as a selective thermal emitter for high-performance all-day radiative cooling”為題目，發表在Nature Nanotech.上。
選擇性熱輻射體的理論分析和制造工藝
