被動輻射冷卻的案例
具有超快光學調制的被動輻射冷卻智能窗
來源 | Advanced Functional Materials
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背景介紹
被動輻射冷卻(PRC)材料能夠在零能量輸入的情況下，通過8~13 μm范圍內的大氣透明窗口持續(xù)向寒冷的外太空散熱，有利于降低全球能耗，因而在建筑制冷、人體熱量管理、光伏設備制冷、發(fā)電和水回收等領域具有廣闊的應用前景。目前，超材料、無機多層結構、納米粒子嵌入結構、多孔聚合物薄膜等均被設計用于PRC領域，并且獲得了高效的PRC效率。為了應對多變的天氣，制冷效率的動態(tài)調節(jié)顯得尤為重要，但目前僅有少數能夠通過溫度或液體浸潤來實現PRC效率調節(jié)的相關報道。然而，這些動態(tài)PRC材料的響應性因素在現實環(huán)境中具有不可預測性以及不穩(wěn)定性，且切換速度非常有限。為了滿足實際應用的要求，實現PRC材料冷卻效率的超快和穩(wěn)定按需控制是極其必要的，但具有挑戰(zhàn)性。
聚合物分散液晶(PDLC)內部呈現多孔結構，通過電場能夠對液晶微滴與聚合物基質間的折射率匹配性進行調節(jié)，從而實現薄膜光學性能變化。由于制備簡單且成本低，PDLC在動態(tài)光學調節(jié)窗、建筑墻壁、投影屏幕等方面得到了廣泛的應用。實際上，PDLC的聚合物基體在紅外區(qū)域具有特殊的化學鍵振動，有望在大氣窗口范圍內產生穩(wěn)定的紅外熱發(fā)射，這在過去的研究中顯然被忽視了，有待于進一步的探索。
展開 回收包裝塑料實現更環(huán)保的被動輻射冷卻
來源 | Materials Today Sustainability
01
背景介紹
2021 年，基于各種制冷劑汽化和壓縮的傳統冷卻系統消耗的電力約占美國總電力消耗的10%，這導致環(huán)境中大量的溫室氣體排放，從而加速全球變暖。因此，當前開發(fā)一種環(huán)保節(jié)能的冷卻技術十分重要。被動輻射冷卻（PRC）方法可以有效地反射太陽光（0.3 ～ 2.5 μm），并通過大氣透明窗口（8 ～ 13 μm）向寒冷的外層空間（～3 K）發(fā)射紅外熱輻射。這些冷卻過程同時發(fā)生，且無需任何電力輸入，這為減少各種冷卻應用中的能耗提供了絕佳的機會。近年來，人們提出了多種PDC結構成功實現了陽光直射下冷卻，包括多層結構、超材料、隨機分布顆粒結構和多孔結構。盡管這些低溫冷卻結構具有良好的性能，但其設計和制造過程復雜且成本高昂，阻礙了其廣泛應用。
目前，全球對塑料的需求持續(xù)增長，預計到2030年將達到每年4.17億噸。這也導致了塑料廢物急劇增加。促進塑料的減量、再利用和回收可以有效防止更多的聚合物材料釋放到環(huán)境中，從而遏制環(huán)境污染。目前，機械回收是五種主要包裝塑料環(huán)境和經濟可持續(xù)經濟的主要工具：聚對苯二甲酸乙二醇酯（PETE）、聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）和聚氯乙烯（PVC），但機械降解仍然受到成本的限制。因此，迫切需要提出一種基于機械的策略來提高其回收價值。打印紙由于原材料豐富且具有出色的生物降解性，成為PRC結構的良好候選材料，然而，雖然打印紙具有被動輻射冷卻特性，但其耐水性不足，使其無法靈活應用。
展開 用于高效被動日間輻射冷卻的分層多孔聚合物涂層
替代能源密集型冷卻方法之一是被動日間輻射冷卻(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)冷卻的現象。近幾十年來的研究已經產生了多種PDRC設計，包括復雜的發(fā)射涂層，如光子結構、介質、聚合物，以及金屬鏡上的聚合物-介質復合材料。雖然效率很高，但這些設計成本高且易受腐蝕。
【成果簡介】
今日，在美國哥倫比亞大學虞南方助理教授和樣遠助理教授（共同通訊作者）團隊的帶領下，與美國阿貢國家實驗室和美國布魯克海文國家實驗室合作，報告了一種簡單，可擴展且廉價的基于相轉化的工藝，用于制造具有優(yōu)異Rsolar和εLWIR 的分層多孔性的聚合物涂層。具體而言，實現了與襯底無關的半球形Rsolar=0.96±0.03和εLWIR=0.97±0.02的分層多孔聚（偏二氟乙烯-共-六氟丙烯）P(VdF-HFP)HP。這些值導致了極好的PDRC能力，例如，在890和750 W m-2的太陽強度下，低溫室溫度為~6℃，平均冷卻功率為~96 W m-2。性能與先前報告中的相當或超過之前的。因為制造技術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現顏色和冷卻性能之間的理想平衡。涂層的性能和該技術的類似涂料的便利使其成為實現高性能PDRC的可行方法。
展開 《Science》不插電不燒油給地球降溫！多級次微納米多孔聚合物涂層大顯身手
P(VdF-HFP)HP涂層的通用性
優(yōu)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(fā)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(fā)了一種操作簡單、成本低廉、可規(guī)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(huán)境，更節(jié)能環(huán)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
展開 
通過被動冷卻拯救地球：新型陶瓷和玻璃輻射涂層提供穩(wěn)定性和可擴展性
來源 | The American Ceramics Society官網
一種新的受甲蟲啟發(fā)的陶瓷輻射涂層應用于房屋屋頂，圖片來源：香港城市大學
隨著全球氣溫持續(xù)上升，面臨與高溫有關的疾病和死亡風險的人比以往任何時候都多。雖然空調似乎是一種解決方案，但使用這項技術會導致氫氟碳化物和溫室氣體的排放，從而推動氣候變化。因此需要其他不會產生任何排放的冷卻方法。
輻射涂層可以在不使用機械制冷設備的情況下提供被動冷卻。這些涂層旨在反射太陽輻射并向寒冷的外太空發(fā)射熱輻射，從而實現無電自發(fā)冷卻。近年來，研究人員在輻射涂層方面取得了許多進展，這在很大程度上要歸功于微納加工方面的創(chuàng)新。今天的CTT概述了最近發(fā)表在《科學》第382卷第6671期上的兩篇論文，這兩篇論文利用這種制造技術來開發(fā)新的輻射涂層。
受甲蟲啟發(fā)的陶瓷涂層實現了近乎完美的太陽反射率
香港幾所大學的研究人員設計了一種新的陶瓷輻射涂層，其太陽反射率接近完美的99.6%。該涂層令人印象深刻的性能歸功于其納米結構，其靈感來自Cyphochilus甲蟲。Cyphochilus甲蟲原產于東南亞，被認為是地球上最白的昆蟲。它的著色是由于覆蓋甲蟲整個外骨骼的微小鱗片的排列。這些鱗片只有 6 μm 厚，形成了一個高度連接且致密的幾丁質網絡，即一種長鏈聚合物，可為甲殼類動物、昆蟲的外骨骼和真菌的細胞壁提供強度。甲殼素的散射效率極高，導致超白外觀。
以前的研究，例如這里，已經從Cyphochilus甲蟲中汲取靈感，以創(chuàng)造可持續(xù)和生物相容的超白涂層。但這項新研究通過創(chuàng)造一種既美觀又實用的涂層，將這一靈感向前推進了一步。
香港研究人員通過一種可以很容易地進行大規(guī)模生產的工藝制造了陶瓷涂層。
展開 一種具有竹蓀生物仿生結構的高耐用、輻射冷卻和隔熱性能的柔性薄膜
(a)被動日間輻射冷卻器示意圖，(b)用于評估輻射冷卻性能的裝置示意圖，(c) SC和NSPS制PU膜的溫度跟蹤，(d)不同HTPs含量的FTPU?HTPs薄膜的溫度跟蹤。
圖7.(a)用于實際冷卻試驗的固定車型的數字圖像，(b)汽車模型中設置的內部熱電偶數字圖像，(c)測試車型內部的溫度跟蹤，(d)遮蓋和未遮蓋汽車模型在太陽下曝曬一小時的紅外圖像。
圖8.(a)FTPU?HTPs照片。(b)FTPU?HTPs薄膜的輻射冷卻性能。
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★ 平臺聲明
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展開 一種既可集水，又可持續(xù)冷卻的策略
需要有效冷卻的替代方法來滿足這些需求。盡管正在進行大量努力以更普遍地提高冷卻的能源效率，但通過觀察冷表面上出現的小水滴發(fā)現了一個潛在的重要策略。大多數人都經歷過這個過程，從空調形成的冷凝水到從冰箱中取出的冷飲。盡管傳統冷水機的效率越來越高，但整合被動輻射冷卻策略（將天空用作冷水槽）不僅可以提高性能，還可以生產淡水。
然而，水蒸氣冷凝過程的效率是一個很大障礙。一個被稱為性能系數（COP）的既定品質因數代表了產生的有用冷卻能量與提供的功的比值。一般而言，冷水機的COP取決于熱端（TC）和冷端（TE）之間的溫度差。空調需要空氣除濕，但水蒸氣結露會引入更大的溫差，從而降低了COP。這可能需要重新定義這個過程中的濕度管理。
通過關注主要由空氣中的水分離驅動的空氣-水-能源關系，可以實現協同和多功能效應。從空氣中抽取水蒸氣實現空氣除濕，同時還創(chuàng)造淡水源。幾項研究已經證明，通過將潛能與顯熱冷卻解耦，能效提高了兩倍以上，主要是在潮濕的氣候條件下。將水蒸氣捕獲過程從顯熱冷卻中分離出來引發(fā)了一個相關問題，即促進高效冷卻和淡水生成的兩用設備的可行性。盡管設備的雙重性質在炎熱和潮濕地區(qū)的經濟和性能效率方面相對簡單，但在炎熱和干燥的地方部署這些系統存在嚴峻挑戰(zhàn)。
02
成果掠影
近日，上海交通大學王如竹教授在《Science》發(fā)表評述“Sustainable cooling with water generation”介紹了一種被動輻射冷卻策略(將天空用作冷水槽)，這種策略不僅有助于冷卻，也可能有助于解決世界上許多地區(qū)的缺水問題。干旱地區(qū)通常在晴朗的天空條件下擁有充足的自然陽光，這提供了一種可持續(xù)的方式來增加或減少材料相對于環(huán)境的內能。
展開 太陽能光熱調控的策略及最新進展
此外，被動輻射冷卻是一種可選擇性地向較冷的外太空發(fā)射熱輻射，同時反射太陽光譜(0.3-2.5 mm)以減少能量輸入的機制。因此，作者立足于建立在不同光譜區(qū)域中用于太陽能加熱和被動冷卻的選擇性吸收器/發(fā)射器之間的整體關系，在綜述中總結了光熱轉換和調控的基本原理。
圖1 被動輻射冷卻原理圖
02
高效光熱調節(jié)的基本標準
合理設計具有優(yōu)異光熱調控性能的材料需要建立若干基本準則，從該角度出發(fā)，作者在綜述中明確了光學和熱學性質對于設計理想的光熱轉換材料和結構的至關重要性。其中，光學特性包括吸收系數、反射率、透射率等參數。因此為了實現優(yōu)異的光熱調控，必須對材料的吸收光譜進行調控以吸收入射太陽光。此外，系統中的熱流，即對流、傳導和輻射，也是需要考慮的一個重要方面。
圖2 (a)分子振動和(b)聲子極化共振的紅外發(fā)射示意圖; (c)對于不同k參數，折射率分布n (z)作為深度的函數; (d)三角形漸變折射率圖。
03
新興光熱調節(jié)材料與結構
由于太陽能光熱轉換的快速發(fā)展，各種光熱調控材料已經被開發(fā)出來，作者基于不同的光熱轉換機理，在綜述中匯總了各種光熱調控材料，包括金屬材料、半導體、碳基材料、新興的碳化物/氮化物和聚合物。除上述材料外，超分子材料(卟啉)、陶瓷材料(TiN和ZrO2)、 MOFs等各類光熱轉換材料也在光熱處理、海水淡化、發(fā)電等領域得到了廣泛的應用。另外，從被動輻射制冷角度，設計材料不僅要反射大部分的入射光，還要在大氣窗口中具有強烈發(fā)射功能，目前已報道的輻射制冷材料可分為四類：多孔/顆粒分布聚合物薄膜、光子材料、天然木材和納米纖維薄膜。
圖3 納米纖維膜在光熱調控中的應用。
展開 用于被動溫度管理的輻射保溫層
傳統的主動熱管理方法存在一定的弊端，而輻射熱管理具有零能耗和高集成度等優(yōu)點，在精密電子儀器中具有獨特的優(yōu)勢。其相關的涂層設計適合于太陽光照射可能引入溫度變化的空間環(huán)境。為了實現熱動態(tài)平衡，在變化的熱環(huán)境中動態(tài)穩(wěn)定溫度，輻射外殼要求發(fā)射率能夠根據被保護物體的熱狀態(tài)做出響應，從而動態(tài)調節(jié)熱負荷，穩(wěn)定溫度。
02
成果掠影
近期，香港中文大學徐建斌老師、浙江大學周毅老師、浙江大學馬云貴老師團隊聯合開發(fā)了一種由優(yōu)化厚度的Al，Si，VO2和ZnS薄膜制成的智能熱涂層，可以被動地將物體(硅芯片)的溫度維持在預定義的熱窗口中，以避免真空中的過熱或過冷。該技術采用多層結構，其中包含30 nm厚的VO2相變介質，在不同溫度下對發(fā)射率具有300 %的調制深度。實驗中，1.78 μm厚的智能涂層可使普通涂層的溫度穩(wěn)定性提高2.0倍。這項工作的潛力仍然在于熱輻射，特別是在空間應用中的智能溫度管理。研究成果以“Radiative thermal coats for passive temperature management”為題發(fā)表于《Applied Physics Letters》。
03
圖文導讀
圖1. 基于發(fā)射率可切換涂層的熱穩(wěn)態(tài)。(a）T<Tc時，呈現大輻射特性(b)T>Tc時，呈現大輻射特性。T是物體的溫度，Tc是所用PCM的臨界溫度。
圖2. ( a )智能涂層的結構和參考文獻A和B的結構。( b )理論發(fā)射率(角度平均)是加熱(紅色)和冷卻(藍色)過程中樣品工作溫度的函數。( c )在h1 = 0、30、60時，分別取介質(磚紅色)、金屬VO2 (黃色)和A (綠色)、B (灰色)試樣的輻射光譜。
展開 探究鋰離子電池熱管理的主被動冷卻方法
常見的BTMS現在分為主動冷卻系統和被動冷卻系統。在主動冷卻過程中，電池模組的熱量通過空氣或液體排出。而通過相變材料(PCM)冷卻是被動冷卻。PCM優(yōu)于空氣和液體熱管理系統，因為它不需要風扇、泵和連接等電氣機械設備。
為了提高鋰離子電池的安全性，了解它們在高溫下的行為至關重要。因此本文在不同的條件下，研究了不同條件下鋰離子電池的主動和被動冷卻的熱管理效果。
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成果掠影
近期，美國能源高級研究中心的Naseem Iqbal教授團隊為了提高鋰離子電池的安全性，了解它們在高溫下的行為，探究了不同的冷卻方式以及模組的排列方式對新能源電池熱管理的影響。該研究對電池組進行了一系列充放電實驗，以評估熱管理對電池組性能的影響。通過改變周圍條件并使用相變材料來改善熱管理，從而分析電池之間的溫度分布。電池的一般充電放電模式顯示，與未采用熱管理的環(huán)境溫度相比，溫差高達約10 ℃，最終會隨著長期使用的時間而降低電池的性能。主動冷卻(空氣冷卻)改善了電池組內部的熱管理，與環(huán)境溫度相比，顯示約6 ℃的溫差。然而，被動冷卻顯著改善了電池組內部的熱管理，與環(huán)境溫度相比，溫差約為3.5 ℃，這表明使用PCM對電池組進行熱管理可以是一種真正提高電池組壽命和安全性的方法。研究成果以“Thermal management of Li-ion battery by using active and passive cooling method”為題發(fā)表于《Journal of Energy Storage》。
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圖文導讀
表1.不同冷卻方式的優(yōu)缺點。
展開 探究鋰離子電池熱管理的主被動冷卻方法
常見的BTMS現在分為主動冷卻系統和被動冷卻系統。在主動冷卻過程中，電池模組的熱量通過空氣或液體排出。而通過相變材料(PCM)冷卻是被動冷卻。PCM優(yōu)于空氣和液體熱管理系統，因為它不需要風扇、泵和連接等電氣機械設備。
為了提高鋰離子電池的安全性，了解它們在高溫下的行為至關重要。因此本文在不同的條件下，研究了不同條件下鋰離子電池的主動和被動冷卻的熱管理效果。
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成果掠影
近期，美國能源高級研究中心的Naseem Iqbal教授團隊為了提高鋰離子電池的安全性，了解它們在高溫下的行為，探究了不同的冷卻方式以及模組的排列方式對新能源電池熱管理的影響。該研究對電池組進行了一系列充放電實驗，以評估熱管理對電池組性能的影響。通過改變周圍條件并使用相變材料來改善熱管理，從而分析電池之間的溫度分布。電池的一般充電放電模式顯示，與未采用熱管理的環(huán)境溫度相比，溫差高達約10 ℃，最終會隨著長期使用的時間而降低電池的性能。主動冷卻(空氣冷卻)改善了電池組內部的熱管理，與環(huán)境溫度相比，顯示約6 ℃的溫差。然而，被動冷卻顯著改善了電池組內部的熱管理，與環(huán)境溫度相比，溫差約為3.5 ℃，這表明使用PCM對電池組進行熱管理可以是一種真正提高電池組壽命和安全性的方法。研究成果以“Thermal management of Li-ion battery by using active and passive cooling method”為題發(fā)表于《Journal of Energy Storage》。
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圖文導讀
表1.不同冷卻方式的優(yōu)缺點。
展開 
新型被動冷卻方案：用于質子交換膜燃料電池堆的均熱板
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成果掠影
近期，華南理工大學機械與汽車工程學院簡棄非教授團隊提出了一種新穎的被動冷卻方案，將均熱板集成到質子交換膜燃料電池堆中進行熱管理。研究團隊設計并制作了1.32 mm厚的均熱板，并通過使用加熱墊在不同功率下進行測試來驗證其傳熱性能。在確認均熱板能夠滿足散熱要求后，在快速啟動和穩(wěn)態(tài)運行期間對與均熱板耦合的電池堆的輸出特性進行實驗評估。結果表明均熱板在熱通量密度僅為 0.052 W/cm2的情況下有效運行在蒸發(fā)部分，同時在 48 W 下保持最大面內溫差 2.6 °C。在電池堆從 0 A 到 40 A 的快速啟動加載過程中，均熱板表現出快速的熱響應和出色的溫度均勻性，防止由于工作溫度不當而導致堆棧性能下降。與一般的風冷電池堆相比，與均熱板結合的電池堆的電壓顯著提高了 21.7%。這些結果系統地證明了均熱板用于風冷質子交換膜燃料電池堆熱管理的可行性。相關研究成果以“Experimental study of a passive thermal management system using vapor chamber for proton exchange membrane fuel cell stack”為題發(fā)表于《Renewable Energy》。
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圖文導讀
圖1 (a)PEMFC傳熱原理圖，(b)蒸汽室工作原理圖。
展開 基于特殊Epsilon微腔的定向輻射冷卻
來源 | ACS Nano
01
背景介紹
黑體輻射具有高度不對稱的連續(xù)光譜，完全依賴于表面溫度，導致在頻率或動量域塑造熱發(fā)射光譜一度被認為是難以捉摸的任務。納米光子學的進步，使熱發(fā)射在動量域和頻率域的調節(jié)成為可能。由于設計原理的復雜性，角度選擇熱發(fā)射比波長選擇熱發(fā)射更具挑戰(zhàn)性。早期試圖將熱發(fā)射轉向某一方向的嘗試僅限于窄光譜或特定極化，導致當在整個光譜中平均時，它們的角選擇性變得適中，因此它們的平均(8?14 μm)發(fā)射率(εave)和角選擇性是名義的。因此尚未報道實質性的定向輻射冷卻效應。此外，定向熱發(fā)射器或輻射冷卻器的實際用途仍然不清楚。
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成果掠影
近期，華中科技大學胡潤副教授、韓國慶熙大學Eungkyu Lee和Sun-Kyung Kim教授團隊制備了一種寬帶定向輻射冷卻器，在p和s極化中都具有高振幅側發(fā)射。采用貝葉斯優(yōu)化方法對其多維結構的變量進行優(yōu)化，使目標光譜中的角選擇性和總半球發(fā)射率εT達到最大。用標準半導體工藝精確制造了該結構。利用能量-動量色散揭示了定向發(fā)射的基本物理原理，定向發(fā)射在多個特殊的epsilon波長處達到峰值。作者發(fā)現，由于溫室效應，全方位熱發(fā)射器在封閉系統中可能無效。相比之下，該研究團隊開發(fā)的側發(fā)射熱發(fā)射器即使在封閉系統中也能保持冷卻性能。此外，它還可以為靠近光電器件的用戶提供熱舒適。
展開 鄭州大學王建峰/王萬杰ACS Nano：可被動輻射加熱的MXene/nanoPE織物用于個人精準熱管理
人體發(fā)射的中紅外熱輻射（波長7-14 μm）約占人體熱量損失的50%。傳統紡織品的紅外發(fā)射率較高，人體產生的大部分熱輻射可以輕松地發(fā)射到外界。通過控制可穿戴織物的紅外發(fā)射率可以減少紅外熱輻射損失，進而實現零能耗的人體被動輻射加熱。近年來，被動輻射加熱受到越來越多的關注。但除了室內供暖，在戶外保持人體熱舒適同樣重要。然而，由于戶外環(huán)境和氣溫等影響因素的不可控，單一的被動輻射加熱模式無法滿足人體在復雜環(huán)境下的加熱需求。
近日，鄭州大學材料學院王建峰副教授和王萬杰教授團隊通過將零能耗的被動輻射加熱模式、節(jié)能的太陽能加熱模式和補償型焦耳加熱模式集成到一個可穿戴加熱系統中，展示了一種高效節(jié)能的全天候個人精準加熱策略。本文將具有紅外低發(fā)射率特性的Ti3C2Tx MXene修飾在納米多孔聚乙烯（nanoPE）織物表面，厚度為12 μm的MXene/nanoPE復合織物在7-14 μm的紅外發(fā)射率僅為0.176，賦予其優(yōu)異的室內被動輻射加熱性能，與厚度為576 μm的傳統棉織物相比加熱溫度提高了4.9 ℃。同時，由于MXene具有較高的光熱轉換效率和電導率， MXene/nanoPE復合織物的室外光加熱溫度和電加熱溫度分別達到73.5 ℃和55 ℃（5V），且這三種加熱模式可以輕松切換或任意組合，使得MXene/nanoPE織物能夠在室內/室外、白天/夜晚、晴天/陰天等多種場景下精準加熱人體。此外，MXene/nanoPE織物還表現出優(yōu)異的可穿戴性能，包括機械強度、透氣性、防風能力、阻燃性、電磁干擾屏蔽、抗菌、速干等，展示了其在個人精準熱管理領域的巨大應用前景。
展開 用于電子皮膚熱管理的超薄、柔性、輻射式冷卻界面
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成果掠影
香港城市大學于欣格/雷黨愿團隊開發(fā)了一種通用的熱管理策略，通過使用超薄、柔軟的輻射冷卻界面（USRI），該界面允許通過輻射和非輻射傳熱來冷卻皮膚電子設備中的溫度，從而實現大于56°C的溫度降低。USRI的輕質和固有的柔性使其能夠用作適形密封層，因此可以很容易地與皮膚電子設備集成。從而可以演示包括柔性電路的焦耳熱被動冷卻，提高表皮電子器件的工作效率，以及穩(wěn)定皮膚界面無線光電體積描記傳感器的性能輸出。這些結果為在先進的皮膚界面電子設備中實現有效的熱管理提供了一條替代途徑，用于多功能和無線操作的醫(yī)療保健監(jiān)測。該論文以“Ultrathin, soft, radiative cooling interfaces for advanced thermal management in skin electronics”為題發(fā)表于《Science Advances》。
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圖文導讀
圖1 USRI 的設計。
圖2 USRI的結構和光學表征。
圖3 用于皮膚電子設備中導電互連的被動冷卻。
圖4 可拉伸射頻無線皮膚電子產品的被動冷卻。
圖5 被動冷卻增強皮膚電子設備中的連續(xù)生理信號監(jiān)測。
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