研究背景

研究背景

空调在使用中会消耗大量能源并向环境释放温室气体。因此，开发可持续的制冷替代技术是非常必要的。被动日间辐射制冷（PDRC）将热量直接耗散到深空，无需额外的能量需求，因此具有非常大的应用前景。为此，青岛科技大学朱海涛团队制备了一种低成本、可伸缩的复合膜，具有新颖的树突状细胞样结构和优异的辐射制冷性能。以低成本的醋酸纤维素和硅酸钙为原料，采用简单的相转化工艺制备了新型复合膜。

相关成果以"Full daytime sub-ambient radiative cooling film with high efficiency and low cost"为题发表在国际期刊《Renewable Energy》(IF=8.001)上。

研究内容

在这项研究中，朱海涛团队以低成本的醋酸纤维素和硅酸钙为原料，采用简单的相转化工艺制备了新型复合膜。由于硅酸钙颗粒的散射效应和相转化形成的大尺寸孔洞，复合膜能够反射97.3%的太阳辐照。复合膜中Si-O、C-H、C-O和C-O-C振动键丰富，天空窗口发射率高达97.2%。在9月初青岛市中午晴空时(太阳强度803 ~ 885 Wžm−2)，该复合膜的最大降温温度可达7.3℃，平均净降温功率为90.7 Wžm−2。复合膜的优良指数RC值为0.78，与PDRC材料或结构的优良指数RC值相当或超过了已有的结果。该复合膜具有显著的防污性能和耐候性，特别适合户外使用。除了优异的辐射冷却性能外，其制备的复合薄膜还因其简单、成本低、易于扩展而具有广阔的应用前景。

研究内容

图一 (a) 复合膜冷却机制示意图，(b)60 cm×50 cm复合膜的数字图像，(c)样品表面的SEM图像以及(d)硅和(e)钙的相应元素映射，(f) SEM图像中的孔隙尺寸分布，(g)典型样品(CAS-PS)和商用TiO2涂料对AM 1.5全球太阳光谱的光谱反射率和对天空窗口的光谱发射率

图二 (a) 典型样品和对照样品的太阳光谱反射率，(b)合太阳反射率，(c)自然蒸发样品CAS-NE和(d)通过无硅酸钙颗粒CA-PS的相转化制备的样品，(e)醋酸纤维素和硅酸钙的FTIR光谱(插入物是硅酸钙的结构式)，(f)醋酸纤维素的结构式。

图三 (a) 阳光下放置在商用TiO2涂料上的复合膜制成的“QUST”图案的数字（上）和红外（下）图像，(b)涂有商用TiO2涂料的木屋模型的数字（上）和红外（下）图像（左），由复合膜（中）覆盖，在阳光下未覆盖（右），(c)未覆盖房屋模型和覆盖有复合膜的房屋模型内随时间变化的温度分布，(d)太阳光强度，(e)复合膜和环境的温度，(f)净冷却功率的随时间变化的分布（图b-f是2020年9月3日在青岛拍摄的，天空晴朗）

图四 (a)最近文献和此工作的RC值，(b)表面改性前后复合膜的太阳反射率和天空窗口发射率，(c)复合膜的水接触角，(d)老化实验前后复合膜的太阳反射率和天空窗口发射率。

文章链接

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0960148122008084#!

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