久久精品免费观看_欧美日韩精品电影_91看片一区_日日夜夜天天综合

 隨著對全球變暖和能源消耗的日益關注，基于環保和可再生材料實現被動冷卻具有非凡的意義。這樣，無需能量消耗就可以實現物體的有效降溫，將對世界的能源格局和全球氣候產生重大影響。然而，被動輻射冷卻材料的往往需要復雜的制備方法，并且已損壞，不可再生，這些都需要巨大的資源消耗，并且可能對環境有害。這對被動輻射冷卻材料的開發與推進提出了巨大的挑戰。

為了解決這個問題，東南大學陳永平團隊采用局部受限聚合方法，制備了一種具有重塑性和自修復性能的納米微結構塑料。該塑料在紅外區域具有約0.9的高發射率和與96%的日光反射率。與傳統塑料相比，納米微結構塑料對于高大建筑物和微型電子器件具有較好的冷卻效率。此外，納米微結構塑料中的物理交聯網絡使得材料本身具有重塑性和自修復性。因此，這類材料不僅有效實現了熱管理，而且同時具備了環境友好特性。該研究以“Reconfigurable and Renewable Nano‐Micro‐Structured Plastics for Radiative Cooling”發表在《Adv. Funct. Mater.》上。

"

【納米微結構塑料的設計】

設計被動輻射冷卻材料有兩個要點：1）增強納米級波長的陽光反射率并改善微米級波長的熱量耗散率，2）引入可逆交聯物理網絡以賦予材料自修復性能。為此，作者通過局部受限聚合制備了具有特殊納米微結構的材料。以兩親性的甲基丙烯酸為例，可以通過引入陽離子來調整親疏水性，在水中形成微米級的液滴并均勻分散。由于疏水締合作用，單體在液-液界面處富集發生受限聚合，納米級富集的聚合物形成物理交聯點，最終形成具有微孔網絡的水凝膠。在冷凍干燥后，作者獲得了白色的塑料，其中納米級的骨架和微孔結構都被很好的保留，微孔網絡的平均孔徑為10μm。

圖1. 納米微結構塑料的設計示意圖與電鏡圖

【納米微結構塑料的光子性能和自修復性】

納米微結構塑料顯示出明亮的白色，經過測量，塑料對500-1500 nm范圍內的太陽光具有約96％的高反射率，在紅外區域體現出了平均0.9的高輻射率。通過建立能量平衡模型，作者計算了納米微結構塑料的凈冷卻功率，由于納米微結構的存在，其冷卻效率在夜間為140 W·m-2，在白天可以達到100 W·m-2，與先前報道的材料相比，微結構塑料在理論上表現出了更加優異的被動輻射冷卻性能。

圖2. 納米微結構塑料的光子性能

由于微孔網絡是通過納米級受限聚合物交聯的，其相互作用是可逆的，因此, 納米微結構塑料具有形狀重塑和自修復的能力。與眾不同的是，自修復過程無法自發進行而需要外部刺激（例如添加水）。在修復過程中，動態氫鍵吸引聚合物鏈穿過斷裂面，并且相互擴散，48小時內即可完成整個過程。修復前后的光子性能差異小于6%，機械性能基本不變。

圖3. 納米微結構塑料的重塑性

【納米微結構塑料的冷卻性能】

與汽車和電子行業中常用的常規塑料（例如聚碳酸酯）進行比較，作者發現納米微結構塑料具有較低的熱導率（0.17 W·m-1·K-1）。隨后，在消除熱傳導和對流的影響后，作者對比了聚碳酸酯薄片與納米微結構塑料在白天的輻射冷卻性能。將兩種材料放置在人工草坪上，經太陽照射30分鐘后，無覆蓋物的草坪溫度上升至52.7℃，聚碳酸酯薄片下的溫度為42.1℃，而納米微結構塑料下的溫度僅為39.2℃。這體現了納米微結構塑料在白天室外冷卻中的出色性能。

圖4. 納米微結構塑料在日光下的冷卻性能

隨后，作者進一步使用兩種材料覆蓋電子器件，對比他們在電子設備中的冷卻性能。通電后，器件溫度可以上升至76.4℃。當覆蓋材料后，聚碳酸酯的表面溫度為31.6℃，而納米微結構塑料的表面溫度為37.3℃，這表明納米微結構塑料可以將更多的熱量從表面釋放出去。移除材料后，覆蓋納米微結構塑料的器件溫度下降到72.3℃，比使用商用聚碳酸酯的地8.6℃，比裸機溫度低4.1℃。這些結果表明，納米微結構塑料有望進一步投入電子產品設備冷卻器件的使用。

圖5. 納米微結構塑料在電子器件方面的冷卻性能