热辐射研究生学术论坛（第十三期）

热辐射是能量传递的三大基本方式之一，是一种由于粒子热运动产生的、以电磁波形式传播的辐射。作为传热领域的重要组成部分，热辐射在航空航天、能源转化、工业制造、生物医学等领域均具有重要的应用前景。

为了促进热辐射及其应用领域的知识传播和成果分享，拓宽学术视野，推动相关领域的学术交流，为国内外优秀研究生提供一个高水平的学术交流平台，期刊《储能与节能（英文）》（Energy Storage and Saving）联合微信公众平台“热辐射与微纳光子学” 共同举办研究生学术论坛。本次论坛将聚焦热能转换，热系统管理等工程热物理领域的关键科学问题，深入探讨热辐射领域的学术前沿及技术应用，对促进能源高效利用，催生新技术和新模式具有重要意义。

会议名称：热辐射研究生学术论坛（第十三期）

会议时间：2024年1月27日 19:00-21:00

主持人：刘皓佗哈尔滨理工大学

点评专家：冯杜东 普渡大学

王存海北京科技大学

报告安排：

参会方式：

#腾讯会议：651-842-325

寇享直播：https://www.koushare.com/lives/room/283394

报告简介：

报告题目：分子插层实现MXene红外发射率大范围无级调控

报告摘要：热辐射的调控在热管理、能量转换、红外成像和信息加密等领域至关重要。例如，通过增大/减小建筑物和人体等物体与环境之间的辐射热交换，可实现被动辐射冷却/加热。然而，大多数自然材料或人工材料的光谱特性是固定的，缺乏环境适应性。适者生存是自然界最基本的法则，很多动物，例如陆上雄性变色龙和海生头足类动物，均可通过变色来适应环境以规避危险。实际应用场景中，物体的环境或背景往往处于动态变化，为了应对这种复杂多变的环境，基于红外发射率调控的自适应热辐射调控技术应运而生，例如自适应辐射冷却/加热和自适应伪装。实时自适应热辐射调控技术要求目标物体表面的红外发射率以无级连续的方式在大范围内（>50%）快速、可逆地变化，这目前仍然是一个学术界的一大挑战。本研究首次报道了二维Ti3C2Tx MXene材料中的红外发射率调控现象，通过Ti3C2Tx层间水分子的脱附/吸附，使其红外发射率在12%到68%之间动态调节。水分子的插层改变了Ti3C2Tx在红外频段下的电子性质和复介电常数，根据Drude模型和菲涅耳方程，红外发射率的计算结果与实验结果基本吻合。这种发射率调控是一个无级、可逆的过程，无需任何外部能量的输入。此外，将纤维素纳米纤维插入Ti3C2Tx层间后，显著改善了该动态调控策略的循环性能。最后，本文展示了一种汗液响应的自适应纺织品，可以在代谢率和环境温度变化时保证人体的热舒适性，显示了这种机制在动态、被动辐射调控中的巨大潜力。

报告题目：纤维素基红外辐射材料的叠层设计、功能化及其应用探索

报告摘要：热平衡的实现与热传递密切相关，热辐射作为一种主要传热途径，对其进行有效调控对于实现温度的精准控制与按需调节具有重要意义。此外，作为生态系统中普遍存在的天然聚合物，纤维素因其高产量、环境友好、表面官能团丰富的特点被广泛用作功能材料结构框架，且内部分子振动对热辐射调控起到促进作用。然而，如何通过简单可控的技术手段赋予纤维素更高效的热辐射调控能力是目前急需解决的难题。当下，叠层设计因层级结构互不干扰且功能集成化的优点备受关注，但是现有叠层纤维素基材料对热辐射调控参数的限制因素的探究还存在空白。基于此，课题组设计出一系列红外辐射参数增强的叠层纤维素基材料，并应用于建筑、织物及农业等领域。

(1). 相比于使用空调在室内制冷所带来的能源消耗和环境污染，建筑外空间覆盖辐射散热材料因其无能耗的优点而受到广泛关注。 然而，现有覆盖材料的散热效果差和耐用性不佳等问题，严重阻碍了可持续发展目标的实现。 针对现有建筑覆盖材料散热差和使用寿命短的问题，课题组通过溶剂交换法和逐层组装法构建出具有高红外发射率的辐射散热材料，并在室外光照条件下表现出良好的散热能力。

(2). 传统衣物在辐射热调控方面不佳的表现使高辐射能力的织物得到发展，但其中大多数只有单一的保温 / 散热功能，并且对热辐射的有限调控限制了它们对动态季节和天气变化的响应能力。 针对这类问题，课题组通过结构组装与化学组分选择的手段制备出具有不对称红外发射率的 Janus 膜材料，该材料在应对多变的天气情况下仅依赖翻转即可实现辐射保温 / 散热效果，满足人体对热舒适的需求。

( 3). 目前，我国农产品流通过程中常见的保存手段多局限在使用抗菌成分与真空包装两方面，忽略了农产品自身新陈代谢产热所造成的腐败。 此外，市面上常用塑料基包装对辐射散热参数的低调控度是造成损耗的另一大原因。 针对该问题，课题组通过水热法制备出具有高太阳光反射率和高红外发射率的包装材料，通过减少热输入，增强热输出的方式达成延长农产品保鲜时间的要求。

总体来说，课题组的研究为纤维素赋予了更优异的辐射调控能力，为新型无能耗热调控装置提供了可行的参考。

报告题目：仿植被树叶光谱特征变色材料的研制

报告摘要：多光谱/高光谱探测技术可以通过人造物体和自然界植被之间的细微光谱差异来识别隐藏在植被中的人造物体，这些强大的侦察技术增加了对仿植被辐射特征的高光谱伪装材料的需求。然而，以前的仿生材料只呈现出静态颜色，无法实现变色，且难以实现多波段伪装。本研究从自然界植物叶片的变色现象中获得灵感，提出了一种将动态颜料和静态颜料嵌入到基材中的颜色变化模型。材料的颜色由动态颜料主导，当其呈着色态时会掩盖静态颜料的颜色，而当其呈褪色态时，静态颜色就会显现出来。将热致变色微胶囊颜料和钛铬黄颜料填料均匀嵌入到聚乙烯醇和氯化锂基材中，使用溶液铸膜法制备了变色仿生材料。本研究还通过构建Kubelka–Munk四光流模型反演得到变色仿生材料组成成分的最佳含量。该变色仿生材料具有可逆的颜色变化，在紫外-可见-近红外波段内与自然界植物叶片反射光谱非常相似，并在中红外波段内可模仿植物叶片的热行为。该研究结果首次实现了可应用于多光谱/高光谱领域的变色伪装材料的研制，有力的促进了高光谱伪装材料的发展。

第十四期热辐射研究生学术论坛也在筹备当中，欢迎感兴趣的学生报名参加！

报名方式：

请以邮件的形式将报告题目、中文摘要以及报告人信息（姓名、单位、硕士/博士、免冠照、指导老师）发送至邮箱thermalradiation@163.com，邮件主题请按照格式“单位+姓名”书写。初选通过之后，将发邮件确认。

关于《储能与节能（英文）》

《储能与节能（英文）》（Energy Storage and Saving）是一本由西安交通大学主办， 西安交通大学能源与动力工程学院和期刊中心共同承办的开放获取英文学术期刊。Energy Storage and Saving刊载储能与节能领域的原创性研究成果，致力于推进基础研究及其在热力学、化学、生物学、机电学、磁学、经济学等领域的广泛应用，为人类能源的可持续发展贡献智慧和方案。期刊由西安交通大学王秋旺教授担任主编，陶文铨院士担任荣誉主编，并于2021年入选“中国科技期刊卓越行动计划高起点新刊”项目。

期刊主页:

http://www.keaipublishing.com/en/journals/energy-storage-and-saving/

投稿网址：

https://www.editorialmanager.com/enss/default1.aspx