今日Science：用于高效被動日間輻射冷卻的分層多孔聚合物涂層

木文韜 5年前 (2018-10-19) 13837瀏覽

【引言】

為了降低能源成本、縮短運行時間、減少傳統制冷系統消耗臭氧和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、環保的方法是可取的。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，用于制造具有優異R_solar和ε_LWIR?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。相關成果以題為“Hierarchically porous polymer coatings for highly efficient passive daytime radiative cooling”發表在了Science上。