被动辐射冷却材料,无需耗电即可提供冷却效果,被视为一种关键技术,既能减少温室气体排放,又能为不太发达的社区带来舒适的冷却环境。为了发挥其最大效用,不仅需要优化这些材料的热学和光学特性,还要确保它们易于应用且具有良好的可扩展性。美国东北大学郑义教授课题组,通过将生物材料羟基磷灰石以纳米纤维形态整合入基于油的介质中,开发出了一种类似油漆的被动冷却涂层,便于涂抹使用。通过对这种混合物的化学结构和键合机制进行了深入的分析,采用傅里叶变换红外光谱技术,我们为开发类似的被动冷却溶液提供了重要的参考。这种新型复合材料通过反射高达95%的太阳能和在大气透明窗口排放92%的热量,能够在户外环境下平均降温3.7°C,室内则可实现每平方米约800W的冷却能力。此外,材料的性能不仅提升了物理耐久性,还支持循环利用,推动了循环经济的实践。最后,通过简单调整表面结构,可以有效地改变键合特性和亲水性,使这种材料成为室外应用的理想选择。
在构成实现辐射冷却的油漆方面,一个关键挑战与粘合剂的选择相关。虽然市场上有多种具有高太阳反射率和红外辐射率的颜料,但大部分粘合剂都会引入难以避免的光学吸收,特别是在近红外区域。为了解决这个问题,本研究旨在开发一种整合高效能PRC颜料的油漆,同时最小化粘合剂的光学影响。这一任务因许多PRC颜料的较低折射率及粘合剂中颜料体积比限制而变得更加复杂。因此,他们研究了在多种油漆基质中应用纳米纤维HAP作为颜料的方法,以确立一种有效的被动冷却方案。
图2. 扫描电子显微镜(SEM)图像。图中展示了(A-C)合成后的HAP纤维,(D-F)用研钵和研杵研磨后的HAP纤维,以及(G-I)与Gamsol混合并干燥后的样本。
全球范围内,随着对抗气候变化的行动加速,羟基磷灰石基材料展现出多种可持续的优势,包括被动冷却、环境友好性和可回收性,这些都将有助于实现碳排放减少、推动循环经济的实践,以及更平等地享有冷却技术,共同推进我们迈向一个更绿色的未来。
论文链接:https://pubs.acs.org/doi/epdf/10.1021/acsami.4c01383
- 武汉纺织大学任学宏教授团队 CEJ:具有pH响应转换双重酶活性的纳米纤维用于抗菌及过氧化氢检测 2025-02-18
- 四川大学卢灿辉教授/熊锐特聘研究员 ACS Nano: 用于协同彩色辐射冷却的分层纳米纤维素光子结构设计 2025-01-27
- 南京林业大学黄超伯/熊燃华课题组 Nat. Protoc.:光热电纺纳米纤维的胞内递送及其在细胞免疫治疗的应用 2025-01-23
- 西南大学李楠楠课题组 Nat. Commun.: 发现一种聚合水凝胶 - 帮助有益菌促进植物生长并适应酸性土壤 2025-02-21
- 浙大王征科课题组《Adv. Sci.》综述:生物材料在角膜再生中的应用 2025-01-02
- 武汉纺大杨红军教授团队招聘启事 - 纺织科学、生物材料、干细胞 2024-12-10
- 川大孙勇研究员/樊渝江教授课题组 AM:具有指导性生态位的工程化微通道支架通过调节CSF-1/CSF-1R通路促进内源性骨再生 2024-03-01