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                              《Nat. Commun.》:電子科大鄧旭教授團隊研究出抗老化輻射制冷涂層

                                近年來氣候變化帶來了全球范圍的氣溫上升和自然災害的頻發,今年在東亞、歐洲、北極等地都出現了歷史性的高溫和熱浪。如何高效地制冷對于實現可持續發展和解決氣候變化難題來說就變得尤為重要。亞環境日間輻射制冷技術提供了一條有希望的途徑。它是通過一個面向天空的物體反射大部分陽光(波長為0.3至2.5 μm),并通過大氣透明度窗口(波長為8至13 μm)向寒冷的宇宙強烈發射長波紅外輻射來實現的。然而,在輻射制冷材料暴露于室外自然環境僅幾個月后,這種不可或缺的高太陽反射率很可能會因為自然環境老化(主要是自然污染和陽光照射)而會下降,使這項技術失效。因此,除了優異的光學性能外,優異的耐污性/抗紫外線性是必不可少的。此外,如果能以易于制造和大規模噴涂的涂料形式進行推廣與生產,將會把輻射制冷技術進一步推向實際應用。

                              圖1. 長效穩定日間輻射制冷涂層的設計

                               (圖片來源及版權:Nature Communications及論文作者)

                                該工作展示了一種兼具自降溫和長效穩定性的設計策略,即使用具有抗紫外性能的多尺度二氧化鈦納米顆粒,通過蒸發驅動組裝形成分級多孔形態,從而確保平衡的防污性能和高太陽反射率,生產抗老化的輻射制冷涂料基涂層?;贑assie-Baxter模型和非潤濕性理論,該涂層可以同時獲得極低的表面黏附力,從而減少污染物積累并可以通過自然環境中的風力,雨水來實現自清潔功能。該研究還依照ASTM標準進行了相當于3年自然污染和1年自然陽光照射的模擬實驗,測試后的涂層的太陽光反射率與測試前相比僅分別下降0.4%和0.5%,幾乎不影響冷卻性能。本文介紹的抗老化輻射制冷涂料具有可擴展性,可以噴涂在所需的室外建筑或大型集裝箱外表面,提供持久的輻射冷卻能力。進一步探索這種無機納米顆粒的蒸發組裝策略,該涂料還可以擴展到更廣泛的材料,如碳酸鈣、氧化鋁、二氧化硅、硫酸鋇和其他滿足視覺舒適性的有色顏料,將這項技術推向現實世界的應用。

                              圖2. 抗老化輻射制冷涂層抗重污染和長期紫外線暴露的性能測試

                               (圖片來源及版權:Nature Communications及論文作者)

                              圖3. 抗老化輻射制冷涂層室外墻磚展示(40×2000px)

                              (圖片來源及版權:Nature Communications及論文作者)

                                論文鏈接:https://www.nature.com/articles/s41467-022-32409-7。謹致謝意。

                              標簽: 制冷  

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