可扩展的全聚合物光子晶体用于白天辐射冷却.
Guiying Yu1, Haoran Wang1, Weiyouran Hong1
1National Key Laboratory of Advanced Polymer Materials, Sichuan Provincial Engineering Research Center of Plastic/Rubber Complex Processing Technology, Polymer Research Institute of Sichuan University, Sichuan University, Chengdu, China.
研究人员开发了一种可扩展的全聚合物光子晶膜,用于被动白天辐射冷却 (PDRC). 这种耐用材料实现了显著的冷却性能,克服了聚合物基解决方案的先前限制.
科学领域:
- 纳米光子学 纳米光子学
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 可持续能源 可持续能源
背景情况:
- 光子晶体提供了被动白天辐射冷却 (PDRC) 的潜力.
- 现有的全聚合物光子晶体 (APPC) 面临着由于低折射率对比度和制造困难的可扩展性,耐用性和性能方面的挑战.
- 界面分层和机械强度不足限制了当前的APPC应用.
研究的目的:
- 开发一种可扩展的,高性能的全聚合物光子晶膜,用于高效的PDRC.
- 克服现有的APPCs的局限性,包括折射率对比度,层制造和机械性能.
- 建立耐用,高性能聚合物冷却薄膜的实用制造路线.
主要方法:
- 使用自组装梯度纳米层共挤出聚甲基酸和聚乙烯纳甲酸制造1500层层层次结构.
- 应用双轴拉伸来增强材料的性能.
- 光学性能 (太阳反射率,中红外辐射率) 和机械性能 (抗拉强度,性,模量) 的表征.
主要成果:
- 实现了高太阳反射率 (95.4%) 和中红外辐射率 (93.4%).
- 在980W/m2的太阳辐射下,已经证明了显著的11°C的环境下冷却.
- 展示了特殊的机械性能:拉力强度为~103.8 mPa,性为~54.9 mJ/m3,Young的模量为~2.9 GPa.
- 制造过程是无溶剂和连续的,使工业规模的制造成为可能.
结论:
- 开发的全聚合物光子晶膜为被动白天辐射冷却提供了可扩展和耐用的解决方案.
- 该材料在冷却性能和机械强度上都超过现有的聚合物基辐射冷却器.
- 本文介绍了一条实用的制造路线,将纳米光子设计与工业制造先进的冷却膜相结合.
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