ポリマー・粒子協奏設計による超薄型・高効率受動昼間放射冷却コーティング

科学分野:

• 材料科学
• ナノテクノロジー
• 熱力学

背景:

• ポリマーベースの受動昼間放射冷却（PDRC）コーティングは、太陽放射を反射し、赤外線を放出することで地球温暖化への解決策を提供します。
• 現在のPDRCコーティングは、高性能のためにかなりの厚さが必要であり、コストと重量が増加します。
• 薄型コーティングで太陽反射率と中間赤外線放射率の両方を最適化することは、依然として課題です。

研究 の 目的:

• 優れた光学性能を持つ超薄型PDRCコーティングを開発すること。
• ポリマー・粒子協奏設計戦略を活用して放射冷却を強化すること。
• これらのコーティングの無人航空機（UAV）の熱管理および建物の省エネルギーへの応用を調査すること。

主な方法:

• 大気透過窓（ATW）内で共鳴する官能基を持つ材料を選択するポリマー・粒子協奏設計戦略を採用しました。
• ATW吸収と太陽スペクトル散乱を強化するために、ローレンツ・ミー散乱理論を使用して粒子サイズを最適化しました。
• 光学特性（太陽反射率およびMIR放射率）と熱性能を評価しました。

主要な成果:

• 開発されたコーティングは、93.8%の高い太陽反射率と97.1%の中間赤外線放射率を達成しました。
• コーティングの厚さは、市販のコーティングの40%に削減されました。
• このコーティングは、UAV表面で最大8.1℃、シミュレートされた屋内環境で5.7℃の大幅な温度低下を示し、さまざまな場所で大幅な年間エネルギー削減を実現しました。

結論:

• 提案されたポリマー・粒子協奏設計戦略により、超薄型で高性能な放射冷却コーティングの製造が可能になります。
• 開発されたコーティングは、UAVの熱管理において大きな可能性を示しています。
• この技術は、低・中緯度地域における建物の大幅な省エネルギーに貢献します。