面对全球变暖和能源危机的双重挑战
开发绿色清洁、高效且低能耗的
新型制冷技术具有迫切需求和广阔前景
华南理工大学一支科研团队
经过将近7年的时间
在该技术领域和应用上实现了重大突破
近日，华南理工大学
聚合物新型成型装备国家工程研究中心
瞿金平院士和张桂珍教授团队
在Matter期刊上发表了题为
“A micro-sandwich-structured membrane with high solar reflectivity for durable radiative cooling”
的研究论文
论文通讯作者为张桂珍、瞿金平
第一作者为李煜
该成果报道了一种具有
微三明治结构的聚合物基多孔膜
用于户外持久高效的被动辐射冷却
这种特殊的孔结构对太阳光的散射效率更强
使得该膜表现出超高的太阳光反射率
和优异的综合性能
有望将辐射冷却技术推向工业化应用
这张膜，既能降温也能保鲜
无需额外能量输入
既适用于贵重设备的降温保护
也可用于食品生鲜的保鲜防腐
具有微三明治结构的UHMWPE基多孔膜（MAMS）的微观结构表征和机械性能。
经团队实测
将这张轻便的膜覆盖在物体表面时
可以实现约10摄氏度的降温效果
在日晒雨淋、昼夜温差大的室外环境
它也能起到长效耐用的降温保护作用
这张薄膜也能用于生鲜包装和食品输送
相比起普通的塑料袋包装和铝箔纸包装
用这张研发的“特制薄膜”进行包装
食物的腐蚀率和水分流失率均可大幅降低
这张膜，有独特的“微三明治结构”
一般来说
在户外的降温方式有两种
一是将能够转化成热量的太阳光反射出去
二是将周围热量以中红外波的形式辐射出去
从而达到周围整体降温的效果
而华南理工大学团队研发的这种膜
覆盖在物体表面后
能够将99%以上的太阳光反射出去
同时可以让中红外波发射率达到92%以上
将周围源源不断的热量都辐射走
究其原因
张桂珍指出
是因为它采用了独特的“微三明治结构”
即60%以上的微米级别多孔设计
并填入了60%以上的球状无机颗粒
张桂珍形象地比喻道
两层界面中夹住一个圆颗粒
就像是两片面包中间有夹心一样
具有微三明治结构的UHMWPE基多孔膜（MAMS）的制备流程。
具有微三明治结构的UHMWPE基多孔膜（MAMS）的光学性能。
研究人员发现
相比传统的球状孔
这种特殊的微三明治多孔结构
表现出更为强烈的光散射效率
并在横纵尺寸比≈1.9时达到峰值
为有效太阳光反射提供了充足的界面
这张膜，兼顾高性能与耐候性
通常情况下
一张高分子膜要实现
对太阳光反射和中红外发射的优质效果
需要加入大量孔洞结构和无机颗粒
但在高孔隙率和高无机颗粒含量的加持下
会导致膜的性能变差
稍微一扯就碎
但微三明治结构的聚合物基多孔膜
却表现出了优异的机械强度
张桂珍表示
这样的工艺其实十分复杂
孔洞结构的调整、颗粒尺寸的大小
光波波长的匹配……
一次失败
整个实验过程就得重新开始
团队经过无数次的尝试和实验摸索
在一次次的优化调整后
终于实现了该技术突破
不仅能够高效保持膜的高性能和耐候性
并兼顾了膜的光学性能和机械强度
同时还可以实现工业化批量生产
具有微三明治结构的UHMWPE基多孔膜（MAMS）的实际降温性能。
技术原理：
团队在“聚合物（超高分子量聚乙烯，UHMWPE）-致孔剂（液态石蜡，LP）”体系中战略性引入球状无机颗粒（SiO2微球），开发出了一种简单且可连续化的“相分离-双向拉伸”技术，在聚合物膜上创新性地实现了一种微三明治多孔结构（MAMS）。利用UHMWPE分子链高度缠结特性，所形成的紧密聚合物骨架可以有效包裹SiO2微球和LP微滴。其中，SiO2微球在双向拉伸过程中起到关键的支撑作用，使得LP微滴在UHMWPE骨架下挤压下形成椭球状。
在双向拉伸作用下，UHMWPE的片晶发生显著滑移并逐渐被取向的纤维晶取代，形成交错的网状结构，UHMWPE的结晶度也得到提升。由于SiO2微球的支撑作用，这一过程还伴随着类椭球状的微三明治结构的形成。高度取向的纤维晶和高结晶度显著提升了聚合物多孔膜的力学强度，即使在60wt%的无机颗粒和68%的孔隙率下，多孔膜也表现出优异的机械性能（拉伸强度25 MPa和撕裂强度88.9 N/mm）。
得益于UHMWPE基体优异的稳定性
和微三明治孔结构
对紫外区太阳光的全反射（≈100%）
即使是在61.6 W/㎡紫外灯下辐照240小时
（分别相当于广州市7年和佛罗里达州8年的辐照量）
强酸或高温环境下
MAMS的光学性能和机械性能几乎没有改变
展现了其作为新型绿色制冷技术
被实际应用在轻质膜式建筑
车辆和食品保鲜等领域的巨大潜力
具有微三明治结构的UHMWPE基多孔膜（MAMS）的环境稳定性。
张桂珍表示
研究成果的取得
离不开学校一流的科研平台和氛围
得益于团队的精准分工
和多学科交叉的协同合作
而瞿金平院士也为她选择合适自己的
研究方向和学术道路提供了指引
瞄准方向，紧跟国家重大需求
潜心笃行，甘坐科研的冷板凳
为华南理工大学科研工作者们点赞！
·END·
华南理工大学 学生记者团
信息来源：机械与汽车工程学院
图：受访者提供
采访：韩有为 司小平
文：司小平
微信编辑：司小平
初审：鲍恩
二审：卢庆雷
终审：邹浩
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