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青岛科技大学吴大雄&上海大学高彦峰ACS Appl. Mater. Interfaces:柔性可伸缩电纺丝薄膜用于亚环境日间辐射冷却

 
发布日期:2021-08-19     来源:永康乐业
 

DOI: 10.1021/acsami.1c05364

 

日间辐射冷却材料能够在不消耗任何能量的情况下反射太阳光并将热量直接发散到外层空间中,近年来,该材料因其在众多领域的潜在应用而备受关注。截止目前,人们已径将精心设计的光子晶体和超材料用于亚环境日间辐射冷却。然而,此类材料和结构具有形状复杂、无柔性、成本高和规模化受限等缺点。将此类材料应用于建筑物、车辆和其他具有复杂表面的物体也是极其挑战性的。在此,研究者通过简便的静电纺丝方法制备了一种用于亚环境日间辐射冷却的可伸缩且柔性的杂化薄膜。该杂化膜由直径为0.5-2.5μm的聚(偏氟乙烯)/氧化铝(PVDF/Al2O3)纤维组成。由于纤维和Al2O3纳米粒子的有效散射,该杂化膜具有0.97的极高平均太阳反射率。由于PVDF的分子振动和Al2O3纳米粒子的声子极化共振,同时实现了0.95的较高平均大气窗口发射率。该复合薄膜的平均净辐射冷却功率为82.7W/m2,在阳光直射下温度下降高达4.0℃。此外,该杂化薄膜在晴天、多云、阴天和雨天均表现出显着的辐射冷却性能。它不仅可以用于冷却建筑物和车辆,还可以用于延缓冰川融化。这项工作为大规模生产高性能辐射冷却膜提供了一种很有前途的方法。

 

 

1.典型样品FA6-ES的表征。(a)900mm×300mm典型样品的照片。(b)样品的低倍放大SEM图像。(c)样品的高倍放大SEM图像。(d-g)对应于(c)的C、F、Al和O的元素映射。(h)典型样品和商用二氧化钛涂料的太阳光谱反射率,以ASTM G 173太阳光谱为背景。(i)典型样品和商用二氧化钛涂料的红外光谱发射率,以大气透过率为背景。


 

2.典型样品(FA6-ES)和对比样品(FA6-NV、FA0-ES)的比较。(a)典型样品和对比样品的太阳光谱反射率。(b)典型样品和对比样品的平均太阳反射率和平均大气窗口发射率。(c)自然挥发样品(FA6-NV)的SEM图像。(d)样品FA0-ES(PVDF,不含Al2O3)的SEM图像。(e)典型样品和对比样品的红外光谱发射率。(f)PVDF和Al2O3FT-IR光谱,插图为PVDF的分子结构。


 

3.(a)具有不同Al2O3含量的样品的太阳光谱反射率,(b)红外光谱发射率,以及(c)平均太阳反射率和平均大气窗口发射率。样品FA0-ES、FA2-ES、FA4-ES、FA6-ES和FA8-ES分别含有0、2、4、6和8wt%Al2O3


 

4.(a)不同厚度样品的太阳光谱反射率,(b)红外光谱发射率,以及(c)平均太阳反射率和平均大气窗口发射率。