四川
研究背景
目前，大多数的传统空间冷却技术，如空调、电风扇等对一次能源的消耗巨大，并且消耗能源的同时释放温室气体，进一步加剧温室效应。因此，为了缓解这种能耗压力及其对环境的危害，寻找一种节能环保的空间冷却技术来替代传统的空间冷却技术意义重大。日间辐射冷却由于具有零能耗和零污染的特征，被认为是一种有望替代传统空间冷却技术的方法。然而，日间辐射冷却仍然面临许多挑战，包括简单有效地制备高效光子晶体日间辐射制冷器、彩色日间辐射制冷器、具有动态切换能力的日间辐射制冷器以及具有表面疏水特性的日间辐射制冷器等。特别地，由于日间辐射制冷的光谱性质容易受表面清洁度的影响，因此具有疏水特性的日间辐射冷却膜（DRCFs）在实际应用中具有重要的意义，近年来，具有疏水特性的DRCFs引起了许多关注。然而，简单有效地制备具有良好疏水特性的DRCF仍然是一个挑战。为此，上海第二工业大学的于伟教授团队提出了一种简单的方法，在静电纺丝技术的基础上，通过添加疏水气相SiO 2颗粒来提高PVDF-HFP基DRCF的疏水特性，同时这些DRCF的光谱特性也能得到预期的改善，并且这种简单的同时提高疏水特性和光谱特性的方法具有扩展到其他材料的潜力。
相关成果以“Hydrophobicity-enhanced daytime radiative cooling films based on polyvinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene and hydrophobic fumed silica”为题，发表在国际期刊《Materials Letters》上。
研究内容
在这项工作中，研究人员基于静电纺丝技术研究了由聚偏氟乙烯-六氟丙烯（PVDF-HFP）和疏水气相二氧化硅（SiO 2）组成的日间辐射冷却膜（DRCF）。结果表明，通过添加疏水气相SiO 2，可以同时提高PVDF-HFP薄膜的疏水特性和光谱特性。其中，相比纯PVDF-HFP薄膜的水接触角，6wt%的PVDF-HFP/SiO 2薄膜的水接触角可以从123.5°左右提高到135°左右。此外，6wt%的PVDF-HFP/SiO 2薄膜表现出优异的光谱性能，该薄膜在太阳光谱波段的平均反射率为95.7%，并且在第一大气窗口（PAW）波段的平均发射率可达96.3%，在第二大气窗口（SAW）波段的平均发射率可达97.5%。研究人员为了证明其薄膜的冷却效果，在不同地点开展了户外测试实验。在上海户外测试实验中，它的最大温度降幅可达8.10℃，在青岛户外测试实验中，它的最大温度降幅可实现9.75 ℃，并且平均净冷却功率可达101.29 W/m 2。这项工作为同时提高DRCF的疏水特性和光谱特性提供了一个可行的策略，具有良好的应用前景。
研究数据
图1. (a) PVDF-HFP/SiO2薄膜的照片；(b) 6wt% PVDF-HFP/SiO2薄膜SEM图像；(c) 6wt% PVDF-HFP/SiO2薄膜在宏观上的疏水性表征；(d-f) 0 wt% PVDF-HFP/SiO2薄膜、6 wt% PVDF-HFP/SiO2薄膜（亲水气相二氧化硅）和6 wt% PVDF-HFP/SiO2薄膜的WCA。
图2. (a) PVDF-HFP/SiO2薄膜的光谱发射率和(b) PVDF-HFP/SiO2薄膜的光谱反射率。
图3. (a) 上海户外测试结果，6wt% PVDF-HFP/SiO2薄膜的温度曲线以及与环境温度相比之下的温度降幅。(b) 青岛户外测试结果，6wt% PVDF-HFP/SiO2薄膜的温度曲线以及与环境温度相比之下的温度降幅。(c) 在青岛户外测试结果，6wt% PVDF-HFP/SiO2薄膜的净冷却功率。
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0167577X23002446
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