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郑大刘宪虎/华科大陶光明 Mater. Horiz.：用于辐射制冷的共混物泡沫

2023-09-07 来源：高分子科技

关键词：聚碳酸酯聚二甲基硅氧烷共混物泡沫辐射制冷高反射率

在过去的几十年里，由温室效应引起的全球变暖造成过度的能源消耗，被动辐射制冷作为一种无能量和可持续的制冷方法得到了广泛的研究。目前，辐射冷却器用聚合物复合材料的研究主要集中在聚合物与无机粒子的复合上，而在共混物方面的研究鲜有报道。

近期，郑州大学橡塑模具国家工程研究中心刘宪虎博士和华中科技大学陶明光教授合作，利用聚碳酸酯(PC)和聚二甲基硅氧烷(PDMS)共混制备的泡沫在太阳光谱上具有高反射率(97%)，在大气窗口（8-13μm）内具有强发射率(91%)，并且具有低导热系数(46 mW/(m·K))，可以有效地降低传热，在白天实现5.2°C，夜晚10.2°C的制冷效果。该工作以“Controllable-morphology polymer blend photonic metafoam for radiative cooling”为题发表在《Materials Horizons》上。

图1 共混物泡沫的制备流程及基本性能

作者利用非溶剂相分离的方法，通过调控PC和PDMS的配比，来调控泡沫骨架上形成的微孔和纳米孔直径，得到具有优异隔热性能的共混物泡沫，其热导率低至46 mW/(m·K)。经光学模拟发现该泡沫孔径分布在0.5 μm-3.5 μm时，能充分的反射太阳光，因此其太阳光反射率高达97%。

图2共混物泡沫室热绝缘性能

图3共混物泡沫室外辐射制冷性能

室外测试中，该泡沫与商用泡沫做对比具有更加优异的制冷效果，实现白天低于环境温度5.2°C，夜晚低于环境温度10.2°C。白天的冷却功率能达到111.1W/m²。

图4共混物泡沫的节能模拟和自清洁性能

此外，PDMS中含有丰富的硅氧键（Si-O），提升了该泡沫在大气窗口的发射率，同时赋予其户外自清洁性能。

原文链接：https://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2023/MH/D3MH01008B

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（责任编辑：xu）

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