浙理工易玲敏教授团队 CEJ:在多层次结构纤维素基辐射降温新材料的制备领域取得新进展
2024-05-04 来源:高分子科技
被动式日间辐射冷却(PDRC)材料可在强太阳光下实现零能耗的亚环境降温。近年来,研究者们陆续开发了各种高性能辐射降温材料,并期望应用于建筑节能、个人热管理等领域。然而,大多数日间辐射降温材料均由石油基聚合物制成,不利于碳减排。纤维素是一种来源丰富、生物相容性好、可生物降解的天然生物质材料。重要的是,天然纤维素材料存在多层次聚集态结构,其对太阳光波具有强烈的散射作用,从而有利于反射太阳光,而且纤维素大分子链的化学结构使其在大气窗口具有较强的中红外发射率。
此前,易玲敏教授团队基于纤维素材料,利用课题组独创的高压静电场辅助纤维素大分子自组装策略,设计制备得到原位自组装纤维素纳米纤维复合的多层次结构纤维素气凝胶(HSCA)材料,并应用于PDRC及建筑节能(图5)。结果表明,HSCA的太阳光反射率达92.8%,中红外发射率达98.2%,在795 W·m-2的太阳照射强度下,可实现低于测试箱内环境温度11.1℃的降温效果,且具有良好的耐候性。潜在冷却节能模拟表明,采用HSCA作为建筑围护材料,可节约52.7%的制冷能耗。值得一提的是,由于具有原位组装的结晶纤维素纳米纤维增强的分层多孔网络微结构,HSCA具有优异的PDRC性能和较高的机械性能,这为解决传统气凝胶材料机械性能与辐射降温性能难以兼得的难题提供了思路,也为新型建筑降温轻质结构材料的制备提供了可能。相关工作以“Hierarchical cellulose aerogel reinforced with in situ-assembled cellulose nanofibers for building cooling”为题发表于《ACS Applied Materials & Interfaces》。该文第一作者为博士生钟申洁,通讯作者为易玲敏教授。该研究得到国家自然科学基金、浙江理工大学优秀研究生学位论文培育基金项目的资助。
图5. 多层次结构纤维素气凝胶(HSCA)的微观结构及应用于建筑节能.
论文全文(DOI):
https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.151482
https://doi.org/10.1021/acsami.3c06178
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(责任编辑:xu)
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