纤维素纳米晶复合膜具有生物灵感的结构色彩,用于机械强大的日间被动辐射冷却
Hao Hu1, Jinlong Feng1, Chuang Jiang1
1State Key Laboratory of Bio-based Fiber Materials, China Textile Industry Key Laboratory of High-performance Fibers Wet-laid Nonwoven Materials, Tianjin Key Laboratory of Pulp & Paper, Tianjin University of Science and Technology, Tianjin 300457, PR China.
Carbohydrate polymers
|September 5, 2025
概括
研究人员使用纤维素纳米晶体开发了一种新,透明和灵活的被动日间辐射冷却 (PDRC) 膜. 这种可持续材料在保持机械强度和可调色的同时实现了显著的冷却效果,解决了当前PDRC技术的关键局限性.
科学领域:
- 材料科学
- 纳米技术
- 可持续能源
背景情况:
- 被动日间辐射冷却 (PDRC) 提供无能散热,但面临物质限制.
- 现有的PDRC材料往往在生物降解性,美学,透明度或机械强度方面做出妥协.
- 对于更广泛的应用,需要先进的PDRC材料来克服这些权衡.
研究的目的:
- 开发一种具有增强性能和性能的仿生,有色结构的PDRC薄膜.
- 为了同时实现可见光透明度,宽带太阳反射率和高热发射率.
- 提高PDRC材料的机械强度和美学多功能性.
主要方法:
- 通过蒸发诱导的纤维素纳米晶体 (CNC),贝他因和聚乙烯醇自组装制造PDRC薄膜.
- 控制CNC合性纳米结构以调整光学特性.
- 光学性能 (透射率,反射率,发射率) 和机械性能 (强度,应变) 的表征.
主要成果:
- 同时实现可见光透明度和宽带反射率 (从0.2-2.5μm为71%).
- 保持高热发射率 (8-13μm大气窗口中的73%).
- 具有卓越的机械性能 (22MPa强度,35%应变) 和可调色的结构颜色.
- 观察到显著的被动冷却效应:降低5.9°C和降低20°C的表面温度.
结论:
- 成功开发出基于CNC的透明,灵活和机械坚固的PDRC薄膜.
- 实现可见透射率,太阳反射率和机械性能的协调优化.
- 这项工作为智能建筑和适应性包装的可持续冷却提供了有希望的解决方案.
