當(dāng)前，全球每年約10%的電量用于室內(nèi)空調(diào)。預(yù)計(jì)到2050年，空調(diào)制冷需求將增加兩倍。因此，開(kāi)發(fā)綠色清潔，高效且低能耗的新型制冷技術(shù)具有迫切需求；Mie散射理論利用多孔結(jié)構(gòu)進(jìn)行輻射制冷是一種不需要額外能量輸入的被動(dòng)輻射制冷方法，具有優(yōu)異的制冷效率和柔性輕質(zhì)等特點(diǎn)，已經(jīng)成為最有希望滿足未來(lái)制冷需求的技術(shù)。然而，為了實(shí)現(xiàn)所需的高太陽(yáng)光反射率（＞95%），高孔隙率不可避免會(huì)降低聚合物基底膜的機(jī)械穩(wěn)定性（拉伸強(qiáng)度＜10 MPa），尤其是在紫外線長(zhǎng)期照射的情況下，聚合物的性能會(huì)減弱。此外，大多數(shù)孔結(jié)構(gòu)的形狀不可控，阻止了在反射性能上的進(jìn)一步突破。因此，在聚合物基多孔膜上同時(shí)實(shí)現(xiàn)高太陽(yáng)光反射率，優(yōu)異的機(jī)械性能和環(huán)境穩(wěn)定型仍具有挑戰(zhàn)性。
圖1：具有微三明治結(jié)構(gòu)的UHMWPE基多孔膜（MAMS）的制備流程。
近期，華南理工大學(xué)聚合物新型成型裝備國(guó)家工程研究中心瞿金平院士和張桂珍教授研究團(tuán)隊(duì)在“聚合物（超高分子量聚乙烯，UHMWPE）-致孔劑（液態(tài)石蠟，LP）”體系中戰(zhàn)略性引入球狀無(wú)機(jī)顆粒（SiO2微球），開(kāi)發(fā)出了一種簡(jiǎn)單且可連續(xù)化的“相分離-雙向拉伸”技術(shù)，在聚合物膜上創(chuàng)新性地實(shí)現(xiàn)了一種微三明治多孔結(jié)構(gòu)（MAMS）。利用UHMWPE分子鏈高度纏結(jié)特性，所形成的緊密聚合物骨架可以有效包裹SiO2微球和LP微滴。其中，SiO2微球在雙向拉伸過(guò)程中起到關(guān)鍵的支撐作用，使得LP微滴在UHMWPE骨架下擠壓下形成橢球狀。
此外，得益于UHMWPE基體優(yōu)異的穩(wěn)定性和微三明治孔結(jié)構(gòu)對(duì)紫外區(qū)太陽(yáng)光的全反射（≈100%），即使是在61.6 W/m2紫外燈下輻照240 h（分別相當(dāng)于廣州市7年和弗洛里達(dá)州8年的輻照量）、強(qiáng)酸或高溫環(huán)境下，MAMS的光學(xué)性能和機(jī)械性能幾乎沒(méi)有改變，展現(xiàn)了其作為新型綠色制冷技術(shù)被實(shí)際應(yīng)用在輕質(zhì)膜式建筑、汽車和食品保鮮等領(lǐng)域的巨大潛力（圖5）。
圖5：具有微三明治結(jié)構(gòu)的UHMWPE基多孔膜（MAMS）的環(huán)境穩(wěn)定性。
該工作“A micro-sandwich-structured membrane with high solar reflectivity for durable radiative cooling”為題發(fā)表在《Matter》上（Matter 2024，7，1-12）。文章第一作者是華南理工大學(xué)博士生李煜。
華南理工大學(xué)聚合物新型成型裝備國(guó)家工程研究中心瞿金平院士和張桂珍教授團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期招收博士后，歡迎具有高分子、機(jī)械、新能源、柔性電子器件等相關(guān)研究背景的人員報(bào)名參加。
原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.matt.2024.08.020
