輻射冷卻是指物體通過反射太陽光和輻射散去熱能的過程，不需要損耗電能就能實現環境的被動降溫。問題在于，現有的輻射冷卻技術要么效果不好，要么不實用。而輻射冷卻技術的關鍵之一，在于表面涂層的性能。

有鑒于此，美國哥倫比亞大學N. Yu和Y. Yang團隊報道了一種操作簡單、成本低廉、可規模化的多級次多孔聚合物涂層制備方法，實現了高效率的被動輻射冷卻。

圖1. P(VdF-HFP)_HP薄膜的制備和光學性能

材料的選擇：

P(VdF-HFP)具有優異的電磁性能，其作為被動輻射冷卻涂層具有以下幾個優勢，從而確保了P(VdF-HFP)可以在LWIR窗口有效輻射熱量。

1）在太陽光譜區域（λ = 0.3-2.5 μm）具有可以忽略的消光系數，使太陽光加熱降低到最小。

2）分子結構中不同的振動模式，導致在熱波長處具有多個消光峰。

3）具有優異的抗老化、防污、防紫外線能力。多孔結構使得薄膜更具疏水性能。

簡便的涂層制備方法：

研究人員以P(VdF-HFP)、水和丙酮混合物作為前驅體溶液（水不是溶劑，丙酮是溶劑），采用相轉化法制備得到多級次多孔聚合物膜，放置在于基底上然后在空氣中干燥。丙酮的快速蒸發導致P(VdF-HFP)從水中發生相分離，從而形成微納米尺度的液滴。水蒸干之后，富含微納米孔道結構的P(VdF-HFP)_HP薄膜也就形成了。

值得一提的是，這種涂層可以通過類似刷墻的方式進行施工，對于實際應用極具吸引力。可以采用刷涂、浸涂、噴涂等各種工藝，也適用于金屬、木材、塑料凳多種基材。除此以外，P(VdF-HFP)_HP還可以做成穩固的科循環的片層材料。

圖2. P(VdF-HFP)_HP光學性能

圖3. P(VdF-HFP)_HP涂層的通用性

優異的輻射冷卻性能：

由于微納米孔道結構的存在，薄膜具有極佳的反向散射太陽光和增強熱輻射的能力。研究發現，厚度大于300μm，孔隙度超過50%的P(VdF-HFP)HP薄膜半球為0.96， 為0.97。當厚度大于500μm時，可以達到0.98以上。超高的值確保了對太陽光的有效反射，并避免了之前設計中廣泛使用的銀反光器。

在太陽光強度為890和750 W m^-2條件下，涂層可將室溫自然降低6℃左右，冷卻功率為96 W m^-2。這一性能足以媲美目前最好的被動輻射冷卻技術。

圖4. P(VdF-HFP)_HP輻射冷卻性能

總之，這項研究利用相轉化法開發了一種操作簡單、成本低廉、可規模化的多級次多孔聚合物涂層制備方法，實現了高效率的被動輻射冷卻性能，為更宜居的生活環境，更節能環保的空調系統的設計起到了重要推動作用！

 

參考文獻：

http://science.sciencemag.org/content/early/2018/09/26/science.aat9513?rss=1

來源：納米人