針對輻射制冷材料按需設(shè)計和精準(zhǔn)加工難以實現(xiàn)的難題,南京大學(xué)唐少春教授團隊從白金龜(一種白色甲殼蟲,主要生活于熱帶地區(qū))鱗片自降溫獲得啟發(fā),通過理論模擬優(yōu)化及微納結(jié)構(gòu)仿制,提出了表面微納結(jié)構(gòu)全內(nèi)反射與內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)Mie散射相結(jié)合的策略,研制出一種具有表面序構(gòu)陣列和內(nèi)部三維孔結(jié)構(gòu)的輻射制冷薄膜材料,實現(xiàn)了特定波段內(nèi)超高反射率和中紅外發(fā)射率。研發(fā)的這種復(fù)合薄膜,在“大氣窗口”(波長8~13 μm)的平均紅外發(fā)射率達到~96%,在太陽光譜(波長0.3-2.5 μm)平均反射率高達~98%,高于國際上已報道隨機分布孔結(jié)構(gòu)輻射降溫聚合物的最高值,進一步揭示了雙光子序構(gòu)協(xié)同增強的微觀機制。
該研究獲得的薄膜在戶外試驗中表現(xiàn)出優(yōu)異制冷效果。其表面序構(gòu)的制備是基于納米熱壓印技術(shù),具有人工精準(zhǔn)調(diào)控、效率高、成本低、工藝過程簡單、大面積結(jié)構(gòu)復(fù)制的均勻性和重復(fù)性良好、可規(guī)模化等特點,可應(yīng)用于戶外充電樁、LNG儲罐、汽車、建筑等零能耗降溫,對節(jié)能降碳、優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)具有非常重要意義。相關(guān)成果以題為“Bioinspired Polymer Films with Surface Ordered Pyramid Arrays and 3D Hierarchical Pores for Enhanced Passive Radiative Cooling”在線發(fā)表在國際知名期刊ACS Nano上(ACS Nano, 2024, DOI: 10.1021/acsnano.3c12244)。
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