制冷对于人体热舒适、设备散热、药品储存、食品保鲜等诸多领域至关重要。目前，制冷已经成为重要的能源终端消费领域。被动日间辐射制冷（PDRC）不消耗能源，在缓解日益严重的能源危机和全球气体排放方面有着巨大潜力。通常，溶液共混和静电纺丝是制备PDRC材料的典型方法，但会使用大量有害有机溶剂而增加制造成本，并给这种节能技术带来严重的环境问题。因此，人们高度期待可行、低成本且环保的方法来制备可持续的PDRC材料。聚合物熔体加工技术在制备PDRC材料方面非常有前途，但仍面临两大挑战：纳米/微米填料的均匀分散和形成孔径分布为1-10 μm的多孔结构。因此，很少有研究提出使用熔融加工技术制造PDRC材料。
近期，郑州大学的王建峰副教授与王万杰教授团队使用廉价的微米级食盐作为孔模板，纳米Al2O3作为填料，采用熔融成型法制备了多孔聚（偏氟乙烯-六氟丙烯）复合板（PPCS，图1）。由于其结构单元（微孔和纳米Al2O3粉末）的有效散射，所获得的PPCS表现出91.8
%的高太阳反射率和94.3 %的高红外发射率，实现了全天有效的亚环境辐射冷却。在太阳直射辐照度为550
W·m-2时，日间的亚环境制冷能力为8.3
℃，夜间的亚环境制冷能力为12.0 ℃。理论结果表明，PPCS的平均辐射制冷功率在夜间为148.3 W·m-2，在日间辐照度为1000 W·m-2时为61.7 W·m-2。此外，PPCS在实际应用中具有良好的强度、疏水性和阻燃性。该工作以“Salt-template-assisted melt-processed porous poly
(vinylidene fluoride) nanocomposites for highly efficient all-day passive
radiative cooling”为题，发表在《Composites Part A: Applied Science and
Manufacturing》，第一作者为郑州大学的倪嘉浩，郑州大学的王建峰副教授为通讯作者。![]()
不同孔隙率的PPCS-50、PPCS-45及PPCS-40的温度在连续24 h的测试中持续低于环境温度（图2b）。厚度为800 μm的PPCS-45在10:00-14:00期间表现出8.3 ℃的亚环境冷却，在20:00-6:00（第二天）表现出12.0 ℃的夜间亚环境冷却（图2c）。在中午550 W·m-2的最大太阳辐照度下，PPCS-45的温度比环境温度低7.4 ℃（图2b和图2c）。通过计算得到PPCS在夜间的平均冷却功率为148.3 W·m-2，可达到10.3 ℃的冷却效果。PPCS在日间的平均冷却功率为61.7 W·m-2，可达到4.3 ℃的冷却效果。此计算结果显示了PPCS在PDRC应用中的巨大潜力。图2.（a）用于测量PPCS辐射冷却性能的装置的示意图；（b）从2021年11月12日20:00到2021年11月13日20:00，PPCS实时测量温度和环境温度以及太阳辐射；（c）PPCS和环境温度之间的温差；PPCS的（d）夜间和（e）日间辐射冷却功率计算值。首先通过由PPCS（图3a左）和木材（图3a右）建造模拟房屋来研究在实际建筑中的辐射制冷应用。可以发现PPCS房屋的屋顶温度为5.3 ℃，而木屋的屋顶温度则为20.0 ℃（图3b），由此证明了PPCS的实际PDRC能力。作者进一步探索了PPCS在道路运输冷藏和保鲜方面的潜在应用，用PPCS覆盖铁制迷你冷藏车模型（图3d），并使用巧克力作为需要在PPCS卡车中冷藏的食物。如红外热像图所示（图3e），PPCS卡车的车顶温度为20.3 ℃，远低于无盖冷藏车（34.2 ℃）。此外，为了更好地展示PPCS对冷藏车的实际冷却效果，作者测量了4 h户外测试后保存在冷藏车中的巧克力的硬度（图3g）。结果表明，PPCS冷藏车可以保持巧克力的初始状态，证明PPCS可以用于食品保鲜和冷藏，这将大大降低空调和冰箱的功耗和温室气体排放。图3.（a）分别由PPCS（左）和木材（右）建造的模拟房屋的图像和（b）IR图像。（c）在PPCS房屋、木屋和环境中测量的实时温度曲线，以及太阳辐照度。（d）直接暴露在阳光下的裸露卡车、PPCS卡车和裸露巧克力和（e）IR图像。（f）在无盖卡车和PPCS卡车中测量的实时温度曲线。（g）原始巧克力的硬度，以及放置在PPCS卡车、无盖卡车和直接暴露在阳光下的巧克力的硬度。（h）各种PDRC材料的有机溶剂使用和厚度的比较。https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2022.107311作者|张锦文
校审|李明罡
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