近年來(lái)氣候變化帶來(lái)了全球范圍的氣溫上升和自然災害的頻發(fā),今年在東亞、歐洲、北極等地都出現了歷史性的高溫和熱浪。如何高效地制冷對于實(shí)現可持續發(fā)展和解決氣候變化難題來(lái)說(shuō)就變得尤為重要。亞環(huán)境日間輻射制冷技術(shù)提供了一條有希望的途徑。它是通過(guò)一個(gè)面向天空的物體反射大部分陽(yáng)光(波長(cháng)為0.3至2.5 μm),并通過(guò)大氣透明度窗口(波長(cháng)為8至13 μm)向寒冷的宇宙強烈發(fā)射長(cháng)波紅外輻射來(lái)實(shí)現的。然而,在輻射制冷材料暴露于室外自然環(huán)境僅幾個(gè)月后,這種不可或缺的高太陽(yáng)反射率很可能會(huì )因為自然環(huán)境老化(主要是自然污染和陽(yáng)光照射)而會(huì )下降,使這項技術(shù)失效。因此,除了優(yōu)異的光學(xué)性能外,優(yōu)異的耐污性/抗紫外線(xiàn)性是必不可少的。此外,如果能以易于制造和大規模噴涂的涂料形式進(jìn)行推廣與生產(chǎn),將會(huì )把輻射制冷技術(shù)進(jìn)一步推向實(shí)際應用。
圖1. 長(cháng)效穩定日間輻射制冷涂層的設計
(圖片來(lái)源及版權:Nature Communications及論文作者)
該工作展示了一種兼具自降溫和長(cháng)效穩定性的設計策略,即使用具有抗紫外性能的多尺度二氧化鈦納米顆粒,通過(guò)蒸發(fā)驅動(dòng)組裝形成分級多孔形態(tài),從而確保平衡的防污性能和高太陽(yáng)反射率,生產(chǎn)抗老化的輻射制冷涂料基涂層?;贑assie-Baxter模型和非潤濕性理論,該涂層可以同時(shí)獲得極低的表面黏附力,從而減少污染物積累并可以通過(guò)自然環(huán)境中的風(fēng)力,雨水來(lái)實(shí)現自清潔功能。該研究還依照ASTM標準進(jìn)行了相當于3年自然污染和1年自然陽(yáng)光照射的模擬實(shí)驗,測試后的涂層的太陽(yáng)光反射率與測試前相比僅分別下降0.4%和0.5%,幾乎不影響冷卻性能。本文介紹的抗老化輻射制冷涂料具有可擴展性,可以噴涂在所需的室外建筑或大型集裝箱外表面,提供持久的輻射冷卻能力。進(jìn)一步探索這種無(wú)機納米顆粒的蒸發(fā)組裝策略,該涂料還可以擴展到更廣泛的材料,如碳酸鈣、氧化鋁、二氧化硅、硫酸鋇和其他滿(mǎn)足視覺(jué)舒適性的有色顏料,將這項技術(shù)推向現實(shí)世界的應用。
圖2. 抗老化輻射制冷涂層抗重污染和長(cháng)期紫外線(xiàn)暴露的性能測試
(圖片來(lái)源及版權:Nature Communications及論文作者)
圖3. 抗老化輻射制冷涂層室外墻磚展示(40×2000px)
(圖片來(lái)源及版權:Nature Communications及論文作者)
論文鏈接:https://www.nature.com/articles/s41467-022-32409-7。謹致謝意。
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