专栏名称: 高分子科学前沿
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这篇Science子刊,被Nature亮点报道,穿上这件“变色服”,冬暖夏凉!

高分子科学前沿  · 公众号  · 化学  · 2024-10-23 07:50

主要观点总结

本文介绍了一种双模态光子纺织品,能够在阳光下自主实现低温太阳能加热和高温辐射冷却。这种智能自适应面料能够在环境波动条件下进行温度调节,展现巨大的潜力。研究内容包括制备过程、光学性质、辐射冷却和太阳能加热性能、户外应用测试等。

关键观点总结

关键观点1: 研究背景

传统的加热和冷却技术产生大量能源消耗,太阳能加热和辐射冷却作为新兴可持续热管理技术受到关注。

关键观点2: 研究核心

清华大学曲良体教授团队开发了一种双模态光子纺织品,能够在阳光下自主实现低温太阳能加热和高温辐射冷却。该纺织品是一种创新的自适应智能面料(SF),其中加载了还原氧化石墨烯包裹的热致变色微胶囊(G-TM)和硫酸钡(BaSO4)微纳颗粒。SF具有温度自适应的全天候热管理能力。

关键观点3: 制备与表征

SF的制备过程简单,主要通过在织物表面喷涂功能性材料来实现。作者通过喷涂或涂刷到各种基底上展示了其广泛应用性。

关键观点4: 光学性质

SF的光学性质源于分子中共轭区域的形成和破坏,通过调整组成成分可以实现任意设定临界热变色温度。同时,通过引入BaSO4颗粒来增强SF的辐射冷却性能。

关键观点5: 性能展示

SF在北京进行了辐射冷却性能和太阳能加热性能的测试。结果表明,SF在高温下具有良好的辐射冷却能力,能够创造有效的热舒适区,展现出卓越的人体热管理能力。

关键观点6: 优势与前景

SF的制备简便、可扩展性以及卓越的热管理优势,展示了其在人体和居住环境热管理相关应用中的巨大潜力。


文章预览

暖黑↔冷白,变色服,穿在身上的“空调”! 传统的用于人体和居住环境热管理的加热和冷却技术产生了大量的能源消耗。而太阳能加热和辐射冷却作为一种无需额外能源消耗的新兴可持续热管理技术。具体来说,太阳能加热依赖于物体在太阳光谱(300至2500纳米)中的超光谱吸收,以实现优越的光热转换。另一方面,由于材料中化学键的随机旋转和振动跃迁引发了普遍的热辐射,因此,在白天通过放大物体通过长波长红外(LWIR)大气传输窗口(即8至13微米)的发射热辐射,并同时减少其对阳光的吸收,可以实现辐射冷却。基于金属氧化物、半导体、天然材料和聚合物的辐射冷却技术已被大量提出,以应对建筑冷却中对化石燃料的大量需求。 然而,这些技术在多变天气条件下的单一效果无法实现双向温度调节的加热和冷却功能。 例如,夜间单一 ………………………………

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