PNSMI | 被动辐射制冷-仿生壳层中空结构

文摘   2024-09-18 07:13   北京  

被动辐射制冷Passive radiation cooling (PRC) 是最有希望满足未来制冷需求的技术。然而,制造适合全天使用的高效低成本辐射制冷器,仍面临巨大挑战。

近日,中国矿业大学(北京)Shangsheng Zhang,Zengzhi Zhang,Kai Chen,Shuman Xu,Xunkai Luo,Yang Liu,Jian Wang,Shijie Han,Yulian Li,Hongmei Du等,在Progress in Natural Science: Materials International上发文,基于仿生非洲白甲虫Goliathus goliatus,报道了共混方法制备的二级微纳米壳层中空结构。
因为壳层与内部空气的反射率不同,相比于均质颗粒,在核(空气)与壳层(SiO2)界面处,散射光光程发生变化,大部分光从颗粒中逸出,表现出了较强的全内反射。
该项设计,巧妙地将纳米尺寸的壳-空心结构沉积在微米尺寸的壳-空心结构表面,实现了高太阳反射率(95%)和优异的长波红外发射率(94%)。夜间和白天可分别实现7.8和4.7°C低温冷却。
利用软模板法,可制备具有壳层和中空结构的二氧化硅微球,这种方法成熟、可靠、简单、廉价,为高性能被动全天辐射制冷Passive all-day radiative cooling (PARC)的设计和制造提供了新的思路。

Biologically inspired shell-hollow particles for designing efficient passive all-sky radiative cooling

用于设计高效被动全天空辐射冷却的生物启发壳层空心粒子


图1. 仿生学概念图,灵感来自白甲虫Goliathusgoliatus背绒毛的微观结构。


图2: Goliathus goliatus高性能辐射冷却器的制备示意图和FDTD模拟结果。


图3. 形态特征和孔径分布。


图4. 仿生冷却器的光学性能和理论净冷却能力。


图5. 受Cyphochilus启发的室外辐射制冷性能。


图6. 仿生冷却器的可回收性。

文献链接

Shangsheng Zhang, Zengzhi Zhang, Kai Chen, Shuman Xu, Xunkai Luo, Yang Liu, Jian Wang, Shijie Han, Yulian Li, Hongmei Du, Biologically inspired shell-hollow particles for designing efficient passive all-sky radiative cooling, Progress in Natural Science: Materials International, 2024.

https://doi.org/10.1016/j.pnsc.2024.08.009.https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1002007124001953

译自Progress in Natural Science: Materials International

来源:今日新材料

今日新材料
中国材料研究学会每日发布新材料最新动态。
 最新文章