一、胡良【導讀】
全球每年約10%的兵教電量用于室內空調，預計到2050年，授最空調制冷需求將增加兩倍，材料因此需要采取不同的胡良方法來緩解電網壓力和應對全球變暖。被動式日間輻射冷卻材料可以通過反射陽光并向寒冷的兵教宇宙中反射長波紅外（LWIR）輻射（~3K），使得建筑物冷卻所需的授最能量減少60%。目前已證實基于集成多層無機薄膜（例如復合陶瓷和金屬）的材料納米光子結構可實現(xiàn)各種被動輻射冷卻。然而，胡良這種結構需要具有納米級精度的兵教復雜制造技術（通常在真空室中），這使得它們難以擴展且成本高昂，授最尤其是材料在建筑應用領域。因此，胡良開發(fā)既能制造和應用，兵教又能顯示長期環(huán)境穩(wěn)定性的授最被動冷卻結構具有挑戰(zhàn)性。
二、【成果掠影】
基于此，美國馬里蘭大學胡良兵教授團隊開發(fā)了一種隨機光子復合材料，該復合材料由微孔玻璃框架和氧化鋁顆粒組成，該框架具有選擇性LWIR發(fā)射以及相對較高的太陽反射率，而氧化鋁顆粒強烈散射陽光并防止制造過程中多孔結構的致密化。研究表明，即使在高濕度條件下（高達80%），這種微孔玻璃涂層也能在正午和夜間分別使溫度下降約3.5°C和4°C。這種輻射“冷卻玻璃”涂層即使暴露在惡劣的條件下，包括水、紫外線輻射、污垢和高溫，也能保持高的太陽反射率，該論文以題為“A solution-processed radiative cooling glass”發(fā)表在知名期刊Science上。
三、【數(shù)據(jù)概覽】
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圖1??用于日間被動輻射冷卻的環(huán)境穩(wěn)定的玻璃涂層? 2023 AAAS
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圖2??輻射冷卻玻璃涂層的制備和形貌表征? 2023 AAAS
圖3??輻射冷卻玻璃涂層的光學和熱性能及其模擬CO2減排? 2023 AAAS
圖4??輻射冷卻玻璃的環(huán)境穩(wěn)定性? 2023 AAAS
?四、【成果啟示】
本研究報告了一種雙顆粒設計方法，以開發(fā)環(huán)境穩(wěn)定且低成本的微孔光子玻璃涂層，用于日間輻射冷卻，避免使用有機聚合物、金屬和復雜的多層結構。該設計的特點是大玻璃顆粒（直徑約12μm），其尺寸在大氣透明度窗口內，形成的多孔框架可提供更強的選擇性低溫紅外發(fā)射，同時將太陽光散射成高太陽反射率。同時，加入較小的Al2O3顆粒（直徑約0.5μm），以提高復合材料的太陽反射率，并阻止玻璃顆粒的完全致密化。輻射冷卻玻璃涂層與具有不同軟化點（300-1000°C）的玻璃框架和介電顆粒（如TiO2、ZnO、BN和Al2O3）的多種不同組合兼容，并且可以通過加入染料輕松擴展到開發(fā)彩色輻射冷卻玻璃涂料。這種基于溶液的工藝具有擴展性，可以通過刷涂或噴涂的方式輕松應用于各種表面，包括屋頂和墻壁，而燒結處理可以通過各種方式實現(xiàn)。這項工作提供了一種具有高太陽反射率、高選擇性LWIR、高抗環(huán)境退化性和高工作溫度的輻射冷卻結構，可用于大規(guī)模和長期部署，如建筑、數(shù)據(jù)中心和冷鏈運輸，以及在更極端的環(huán)境（如航空航天）中的應用。
文獻鏈接：A solution-processed radiative cooling glass (Science 2023, 382, 684-691)
本文由大兵哥供稿。
