院况简介
北京前沿科学技术研究院（简称“北前科学院”）成立于2016年9月，北前科学院，是由北京中科光析科学技术研究所，北检（北检）检测技术研究院，标检（北京）质量检测中心等科研单位，组建成立的独立科学科研机构，致力于前沿科学领域的研究与创新人才培养，科学技术转移孵化等，世界前沿新科学普及传播。 更多简介 +
院领导集体
前沿信息
基础科学
工程科技
香港城市大学（CityUniversity of Hong Kong，简称城大）的研究人员宣布，在开发被动式辐射冷却（PRC）材料方面取得了重大突破这一发现刚刚发表在《科学》杂志上，题为“具有高极化反射率的分级结构辅助辐射冷却陶瓷”
这种材料，众所周知的冷却陶瓷，已经实现了无能源和无制冷剂的高性能光学性能它的有效性、耐用性和通用性非常适合在多种应用中进行商业化，尤其是在建筑施工中
通过减少建筑的热量并提供稳定的冷却性能，即使是在所有气候条件下的个别天气条件下，冷却也能提高能效并应对全球变暖
根据城市大学能源与环境学院副教授Edwin SoChi-yan教授的说法，PRCS认为最有前途的绿色冷却技术有助于满足涡轮机对空间冷却、减少环境污染和应对全球变暖的需求
然而，目前的PRCusing纳米光电结构由于其高成本和与现有材料的兼容性差而受到限制，而聚合物光电替代物具有良好的耐候性和有效的反射性
增强性能和适用性
Tso教授说：“但我们的冷却陶瓷具有先进的光学性能和强大的可应用性。”“颜色、耐候性、机械稳定性和表现出Leidenfrost效应的能力——一种防止热传递并使冷表面上的冷变得不受影响的物质——是感知冷陶瓷耐久性和不饱和性的关键特征。”冷却陶瓷的特殊温度存在于由大块陶瓷材料制成的多层结构中，这种材料可以通过简单的两步工艺（即相位反转和烧结），利用高可达性的有机材料（如铝）制造而成需要大量的硬材料设备，使可扩展的冷却陶瓷生产高度可行
光学特性决定了PC材料在两个波长范围内的冷却性能：日光范围（0.25-2.5µ；m）和中红外线范围（8-13µ！m）有效的冷却需要在较宽的范围内具有较高的反射率，以最大限度地降低极性热增益，而在较窄的范围内则需要较高的发射率，以最大程度地提高辐射散热由于铝的高带隙，冷却陶瓷对铝的吸收最小
不仅如此，通过模拟甜菜根的生物白化作用，并根据Miesscattering对多孔结构进行优化，冷却陶瓷有效散射器几乎保持在无光的波长范围内，导致接近99%的太阳能反射率6%（记录为高极反射率），并实现了96的中红外热发射5%这些先进的物理性能超过了目前最先进的材料
Tso教授说：“铝的冷却陶瓷提供了所需的抗紫外线降解能力，这与大多数基于聚合物的PRC设计有关。它还通过承受1000°；C的温度来显示出强大的耐火性，这超过了大多数基于聚合物或金属的PRC材料的能力。”
独立的耐候性
由于具有优异的光学性能，该复合陶瓷具有优异的耐候性、化学稳定性和机械强度，有利于长期的户外应用在极高的温度下，冷却陶瓷表现出高度的亲水性，增强了机制介导的孔隙扩展，并有助于在相互连接的多孔结构中捕获和重塑四面体这种超亲水特性抑制了阻碍蒸发的Leidenfrost效应，这种效应通常在基础结构开发材料中发现，并实现了有效的蒸发回冷
当液体与温度明显高于沸点的表面接触时，就会出现Leidenfrost效应该设备不需要立即蒸发，而是需要一层将其与表面直接接触绝缘的波纹层这种蒸发器降低了传热率，使热表面上的冷却液失效，导致液体蒸发并在表面上凝结
Tso教授说：“冷却陶瓷的美观性满足了高性能PR在现实生活中应用的要求 Tso教授说：“我们的实验发现，在室内屋顶应用冷却陶瓷可以实现20%的空间冷却用电，这证实了冷却陶瓷在提高人们对国家主动冷却策略的可靠性方面的巨大潜力，并为避免电网负载、温室气体排放和城市风电场提供了可持续的解决方案。”根据这些发现，Tsosa教授认为团队的意图是通过他们的管理策略来进一步推进他们将探索该战略的应用，以提高能源效率，促进可持续性，并提高可再生能源技术在各种领域的可及性和应用性，包括纺织品、能源系统和运输
城市大学机械工程系副教授、香港理工大学副校长（研究与创新）王祖凯教授是另一位相应的教授第一作者林凯欣和第二作者陈思如都是北京大学能源与环境学院教授指导的博士生
来源:
Materials provided by
City University of Hong Kong.
注明: Content may be edited for style and length.
参考:
2024-01-20
2024-01-20
2024-01-20
2024-01-20
2024-01-20
北前院微信公众号
