Nat. Nanotechnol.：可扩展和分层的聚合物薄膜作为选择性热辐射体用于全天候高效散热

Nanoyu

2020-11-17

传统的冷却系统消耗大量能量，因此加剧了温室效应。被动辐射冷却技术将物体的热量通过大气透明窗（8–13 μm）散发到外层空间而没有任何能量消耗，因此引起了广泛关注。辐射冷却的独特之处在于大气透明窗口中的高发射率，可通过该窗口将热量散发到宇宙中。因此，为了实现高冷却性能，选择性发射器的设计和制造至关重要，其中发射在透明窗口中占主导地位，光谱选择可抑制周围热辐射的寄生吸收。最近，科研人员已对具有定制光谱响应的各种材料和结构进行了研究，以实现白天辐射冷却的效果。然而，大多数报道的辐射冷却材料具有覆盖整个中红外波长的宽带吸收/发射。

近日，南京大学朱嘉教授，朱斌报道了一种分级设计的聚合物纳米纤维薄膜，通过可扩展的静电纺丝工艺生产，能够实现选择性中红外发射，有效的阳光反射，因此具有出色的全天辐射冷却性能。

文章要点

1）C-O-C键合(1260-1110 cm⁻¹)和C-OH键合(1239 - 1030 cm⁻¹)在8-13 μm波长范围内的选择性发射率为78%，在0.3-2.5 μm波长范围内，控制直径的纳米纤维的反射率为96.3%。

2）结果显示，与夜间的非选择性发射器相比，该选择性热发射器的冷却性能提高了约3°C，在日光照射下，冷却了5°C。

3）研究人员分析了这种分层设计的选择性热辐射器对减轻地球变暖和调节类地球行星温度的影响，并显示出显著的优势。凭借其出色的冷却性能和可扩展的工艺，这种分层设计的选择性热辐射器为通向全天候辐射冷却材料的大规模应用开辟了一条新途径。

Li, D., Liu, X., Li, W. et al. Scalable and hierarchically designed polymer film as a selective thermal emitter for high-performance all-day radiative cooling. Nat. Nanotechnol. (2020).

DOI：10.1038/s41565-020-00800-4

https://doi.org/10.1038/s41565-020-00800-4