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非溶剂诱导相分离法量产辐射制冷膜的小试研发
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来源地:河北省
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    被动辐射制冷技术是一种具有吸收物质热量并通过大气窗口将其辐射到外太空(~4 K)和限制物体吸收太阳能的制冷技术,具有无需外部提供能源、绿色环保等优点(2014, Nature, 515:540)。相对于工艺复杂、成本高的纳米光子薄膜( 2017, ACS Photon, 4:626),聚合涂层在实现被动辐射冷却功能的材料中最具有应用前景(2017, Science, 355:1062)。目前,辐射冷却聚合物涂层已报到的制备方法有相反转(2018, Science, 362:315)、热诱导相分离( 2020, ACS Appl Mater Interface, 12: 25286)、静电纺丝(2021, Nat Nanotechnol, 16:153)和气凝胶(2021, Nano Lett, 21: 1493)等。虽然这些设计制冷有效,但是这些技术在制备高性能辐射冷却涂层仍然面临高成本、制造工艺复杂、难以量产等困难。 非溶剂相分离法制备辐射冷却涂层:(A)原理、样品及表面结构,(B)全天辐射冷却性能和(C)发电应用(点亮95个LED灯).非溶剂相分离法制备所得辐射冷却涂层的机械强度(A)、柔韧性(B)、延展性(C)、基底选择性(D)和耐疲劳性(E)分析。近期,申请人团队证实可以用非溶剂诱导相分离方法制备高性能辐射冷却涂层(图1A)。该方法具有制备工艺简单,成本低廉(< 3元/m2)、可以扩展、易量产等优点。不同于上述技术制备的具有各向同性微孔的辐射冷却涂层,该技术通过调控微孔尺寸和形貌,制备各向异性微孔涂层,有望实现冷却功率和定向制冷的功能。经实验验证,利用非溶剂相分离法制备的厚度仅为50微米辐射冷却涂层可以实现日间降温9.0℃,夜间降温10.1℃(图1B),通过改进薄膜性能有望实现普通房顶铺设20平米这样的薄膜实现室外温度37℃时,室内温度保持在25℃以下,该成果在Cell旗下子刊iScience上公开发表(2022, iScience, 25:104126),制备方法申请专利1项(专利号:202011026516.5)。基于该辐射冷却技术和废热回收技术,我们还开发了一种热发电装置,可以使热电发电片(没有贴敷涂层的输出电压为零)点亮95个LED灯,申请国家发明专利1项(专利号:202111465677.9),同时正在申请欧洲专利。该涂层把热量排放到太空,不仅通过降温,缓解地球暖化现象,还可以用于发电,意义非常大,并且它还具有良好的机械强度、柔韧性、延展性、耐疲劳特性,可以抵抗基材结构变形,具有防水和防火的能力。
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      苏舜鹏 

        

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