【引言】

為了降低能源成本、縮短運(yùn)行時(shí)間、減少傳統(tǒng)制冷系統(tǒng)消耗臭氧和CO₂排放，或在沒有電制冷的情況下提供緩解措施，采用具有凈制冷能力的廉價(jià)、環(huán)保的方法是可取的。替代能源密集型冷卻方法之一是被動(dòng)日間輻射冷卻(PDRC)——一種通過反射太陽光[波長（λ）~0.3至2.5μm]并通過大氣的長波紅外（LWIR）透射窗（λ~8至13μm），將熱量輻射到冷的外部空間，表面自發(fā)冷卻的現(xiàn)象。近幾十年來的研究已經(jīng)產(chǎn)生了多種PDRC設(shè)計(jì)，包括復(fù)雜的發(fā)射涂層，如光子結(jié)構(gòu)、介質(zhì)、聚合物，以及金屬鏡上的聚合物-介質(zhì)復(fù)合材料。雖然效率很高，但這些設(shè)計(jì)成本高且易受腐蝕。

【成果簡(jiǎn)介】

今日，在美國哥倫比亞大學(xué)虞南方助理教授和樣遠(yuǎn)助理教授（共同通訊作者）團(tuán)隊(duì)的帶領(lǐng)下，與美國阿貢國家實(shí)驗(yàn)室和美國布魯克海文國家實(shí)驗(yàn)室合作，報(bào)告了一種簡(jiǎn)單，可擴(kuò)展且廉價(jià)的基于相轉(zhuǎn)化的工藝，用于制造具有優(yōu)異R_solar和ε_LWIR 的分層多孔性的聚合物涂層。具體而言，實(shí)現(xiàn)了與襯底無關(guān)的半球形R_solar=0.96±0.03和ε_LWIR=0.97±0.02的分層多孔聚（偏二氟乙烯-共-六氟丙烯）P(VdF-HFP)HP。這些值導(dǎo)致了極好的PDRC能力，例如，在890和750 W m^-2的太陽強(qiáng)度下，低溫室溫度為~6℃，平均冷卻功率為~96 W m^-2。性能與先前報(bào)告中的相當(dāng)或超過之前的。因?yàn)橹圃旒夹g(shù)是基于室溫和溶液的，所以多孔聚合物涂層可以通過常規(guī)方法，如涂漆和噴涂施加到各種表面，例如塑料，金屬和木材。此外，它可以摻入染料以實(shí)現(xiàn)顏色和冷卻性能之間的理想平衡。涂層的性能和該技術(shù)的類似涂料的便利使其成為實(shí)現(xiàn)高性能PDRC的可行方法。相關(guān)成果以題為“Hierarchically porous polymer coatings for highly efficient passive daytime radiative cooling”發(fā)表在了Science上。

【圖文導(dǎo)讀】

圖1  P(VdF-HFP)_HP 的形成和光學(xué)性質(zhì)

圖2 P(VdF-HFP)_HP的光學(xué)性質(zhì)

圖3 P(VdF-HFP)_HP的被動(dòng)日間輻射冷卻性能

圖4 P(VdF-HFP)_HP涂層的多功能性

文獻(xiàn)鏈接：Hierarchically porous polymer coatings for highly efficient passive daytime radiative cooling（Science，2018，DOI：10.1126 / science.aat9513）