网易首页 > 网易号 > 正文 申请入驻

东南大学赵东亮教授Nano Letters:一种透明的定向热发射器

0
分享至





被动辐射冷却技术已得到广泛研究,然而,由于窗户是建筑构件中能效最低且视野受限的部件,实现窗户的有效冷却仍是一项关键挑战。与水平表面不同,垂直朝向窗户的有效冷却需要严格抑制来自高温环境的寄生热辐射,同时保持可见透明度。本研究提出一种透明不对称定向发射器(transparent asymmetric directional emitter, TADE),其可见光透射率高达0.83,且其具有不对称发射特性,在垂直配置下对天空和地面分别呈现高和低发射率。现场测量表明,夏季正午面向热地面时,TADE集成玻璃与普通玻璃相比可实现最大4.8°C的温度降低。全球建筑能耗模拟研究表明,TADE的定向热辐射特性可有效降低炎热气候下的加热、通风和空调(Heating, ventilation, and air conditioning, HVAC)能耗,为提升建筑窗户的能效提供了创新解决方案。相关工作以A transparent directional thermal emitter为题发表在Advanced Materials期刊。


本文提出一种透明不对称的定向发射器,首先介绍了其与全向发射器的传热及辐射冷却过程(图1);然后计算了其光学特性,展示了ITO涂层对中红外光的反射及PVA涂层对中红外光的吸收(使结构产生预期不对称发射行为)(图2);展示了其制作及光热测量过程(图3);最后进行了实际辐射冷却性能测试及HVAC节能分析(图4)。


1.垂直的定向和全向发射器(一半为理想侧)的传热过程示意图及辐射冷却性能理论分析。(a)常规玻璃与TADE集成玻璃的光热传递示意图。需注意,弯曲箭头仅用于视觉清晰度以区分光路,并不表示光在自由空间中发生弯曲; (b)TADE的宏观与微观结构示意图,由ITO/PVA锯齿状光栅和SEBS阻抗匹配层构成;(c)在环境温度为30 °C时,全向和定向发射器的稳态温度TsteadyTground30 °C升至80 °C而变化。实线和虚线分别表示对流-传导热传递系数为08 W/m2·K


2. TADE的计算光学特性。(a)20 μmSEBSstyrene−ethylene−butylene−styrene膜的可见光-中红外透射率计算值,300nmITO层的可见光透射率与中红外反射率,以及140 μmPVA膜的可见光透射率与中红外吸收率;(b)TADE的太阳光透射率角依赖谱的计算;(c)计算得到的TADE(左)角依赖性中红外发射率光谱及10 μm波长入射光在±50°入射角下的电场分布(右);(d)对计算数据进行统计分析,显示TADE在不同入射角下ATW波段的平均可见光透射率(上)和平均发射率(下)。


3. TADE的制作及光热测量。(a)叶片前放置TADE的光学照片(上)及TADE侧视图(下);(b)TADE表面的扫描电子显微镜(SEM)图像(左上)及横截面图像(左下);(c)TADESEBSTADETADE集成玻璃的测量太阳直射/总透射光谱;(d)TADE的测量角度依赖性MIR发射率光谱;(e)置于60°C热板上的TADE集成玻璃在不同观测天顶角和方位角下拍摄的红外图像;(f)室内热测量装置示意图,分别采用加热器和干冰模拟热地面与冷外太空环境;(g)随着人工地温升高,TADE集成玻璃与普通玻璃的实时温度记录数据;(h)不同人工地温下TADE集成玻璃与普通玻璃的统计稳态温度,灰色阴影区域表示理论模型预测范围。


4.现场实测数据表明TADE在垂直表面具有增强的辐射冷却性能,并进行了HVAC节能分析。(a)现场测量期间周边环境的光学照片;(b)现场测量期间周围环境的红外图像;(c)现场测量装置的光学照片及测试室示意图,采用黑色背景以标准化太阳吸收,从而消除太阳光谱差异,并隔离由热辐射引起的热性能差异;(d)2025618日中午前后记录的实时温度剖面,采用PE对流屏蔽;(e)202566日夜间使用PE对流屏蔽器记录的实时温度曲线;(f)20251114日中午时分,未使用PE对流屏蔽装置记录的实时温度曲线;(g)TADE模拟的全球HVAC节能百分比与对称高辐射率窗户的对比。

小结:本研究基于几何光学原理和阻抗匹配技术,成功研发出一款兼具柔韧性和轻量化特性的透明不对称定向发射器(transparent asymmetric directional emitter, TADE)。该装置在可见光波段实现0.83的高透光率,同时在中红外光谱区域展现出显著的不对称热辐射特性。现场实测数据证实,TADE在建筑立面辐射冷却方面具有显著优势:通过有效抑制地面热辐射的寄生效应,集成TADE的玻璃在夏季高温时段的平均温度降幅达到3.8°C,较普通玻璃表现更优。全球HVAC系统模拟结果进一步表明,相较于采用全向高/低发射率玻璃的方案,TADE在炎热地区能有效降低能耗。这项研究为开发先进光热管理材料提供了重要技术框架,为新一代节能建筑的实现提供了极具前景的解决方案。

论文信息:Chen, Qixiang, Zhuning Wang, Xinyu Zhao, Fan Fan, Yaoguang Ma, and Dongliang Zhao. "A Transparent Directional Thermal Emitter." Nano Letters (2026).

都看到这里了,关注一下吧^_^

声明:本文部分素材源自网络,版权归原作者所有。分享旨在促进信息传递与学术交流,不代表本公众号立场,如有不当,请联系我们处理。欢迎从事【太阳能综合利用/辐射制冷/微纳尺度传热】等相关领域学者分享您最新的研究工作,我们将竭诚为您免费推送,投稿邮箱:wangcunhai@ustb.edu.cn

特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。

Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.

相关推荐
热点推荐
张西明当选安徽省政协主席

张西明当选安徽省政协主席

界面新闻
2026-02-07 16:12:08
法国专家:中国电力已经让世界畏惧!为何中国人自己却浑然不知?

法国专家:中国电力已经让世界畏惧!为何中国人自己却浑然不知?

爱吃醋的猫咪
2026-01-23 20:38:06
高平之战:赵匡胤崛起与五代军事革命

高平之战:赵匡胤崛起与五代军事革命

冷炮历史
2026-02-07 17:34:15
今晚22点,中国莎娃冲冠!多哈1000赛双线作战,女单会师郑钦文?

今晚22点,中国莎娃冲冠!多哈1000赛双线作战,女单会师郑钦文?

刘姚尧的文字城堡
2026-02-07 09:09:21
亚洲杯女单4强出炉2席!孙颖莎4:1战胜队友,蒯曼4:1淘汰日本名将

亚洲杯女单4强出炉2席!孙颖莎4:1战胜队友,蒯曼4:1淘汰日本名将

国乒二三事
2026-02-07 19:00:25
揭秘篮网突然裁掉托马斯:进攻出众防守拉胯 湖人真会签下他吗?

揭秘篮网突然裁掉托马斯:进攻出众防守拉胯 湖人真会签下他吗?

罗说NBA
2026-02-07 20:31:48
特朗普,别幸灾乐祸了,被当作替罪羊的希拉里,开始咬人了!

特朗普,别幸灾乐祸了,被当作替罪羊的希拉里,开始咬人了!

北纬的咖啡豆
2026-02-07 11:33:56
王曼昱4-2战胜申裕斌,晋级亚洲杯女单四强对阵张本美和

王曼昱4-2战胜申裕斌,晋级亚洲杯女单四强对阵张本美和

懂球帝
2026-02-07 21:11:08
怀特体检结果有问题!公牛黄蜂修改交易协议:三个次轮签改为两个

怀特体检结果有问题!公牛黄蜂修改交易协议:三个次轮签改为两个

罗说NBA
2026-02-07 11:33:13
央视肖晓琳:退休5个月,在美国儿子家逝去,临终26字遗言太深刻

央视肖晓琳:退休5个月,在美国儿子家逝去,临终26字遗言太深刻

古事寻踪记
2026-02-06 07:06:55
004航母全力冲刺,4艘航母摆开,西太收入囊中,瘫痪美军最后优势

004航母全力冲刺,4艘航母摆开,西太收入囊中,瘫痪美军最后优势

东方点兵
2026-02-06 18:45:02
66岁山口百惠的残酷家规:儿子40岁,仍在挤电车。

66岁山口百惠的残酷家规:儿子40岁,仍在挤电车。

果妈聊军事
2026-02-05 15:31:06
大奖赛冠军确定,赵心童4-1领先险象环生,周跃龙9局大战逆转卡特

大奖赛冠军确定,赵心童4-1领先险象环生,周跃龙9局大战逆转卡特

篮球看比赛
2026-02-07 18:13:45
徐彬留洋处子秀!3分钟逼抢造进球,狼队U21半场领先,媒体人热议

徐彬留洋处子秀!3分钟逼抢造进球,狼队U21半场领先,媒体人热议

奥拜尔
2026-02-07 21:24:23
央视太解气!烟花爆竹终于正名,告别一刀切,年味这下真回来了

央视太解气!烟花爆竹终于正名,告别一刀切,年味这下真回来了

老特有话说
2026-02-06 22:37:15
演员邬君梅透露丈夫已病逝

演员邬君梅透露丈夫已病逝

台州交通广播
2026-02-07 16:47:49
医生研究发现:大量喝水的高血压患者,用不了2个月,或有5变化

医生研究发现:大量喝水的高血压患者,用不了2个月,或有5变化

读懂世界历史
2026-02-07 21:03:59
赖清德喊话大陆对话,提出两岸有三大共同敌人,国台办:有个前提

赖清德喊话大陆对话,提出两岸有三大共同敌人,国台办:有个前提

视角透析者
2026-02-06 10:40:59
百万粉丝大V称生活被助理“复制”:她在我家穿我的衣服拍照 打造“白富美”人设

百万粉丝大V称生活被助理“复制”:她在我家穿我的衣服拍照 打造“白富美”人设

红星新闻
2026-02-06 23:15:20
停工多年!天津一片区终于启动拆迁啦!为新建地铁征用!补偿方案此前已公布

停工多年!天津一片区终于启动拆迁啦!为新建地铁征用!补偿方案此前已公布

天津人
2026-02-07 19:38:16
2026-02-07 22:35:00
热质纳能 incentive-icons
热质纳能
传热、传质、纳米、能源
2495文章数 77关注度
往期回顾 全部

科技要闻

小米千匹马力新车亮相!问界M6双动力齐报

头条要闻

解散日众议院依靠媚美反华 高市押注选举想"一石三鸟"

头条要闻

解散日众议院依靠媚美反华 高市押注选举想"一石三鸟"

体育要闻

主队球迷唯一爱将,说自己不该在NBA打球

娱乐要闻

何超欣说和何猷君没竞争,实力遭质疑

财经要闻

金价高波动时代来了

汽车要闻

工信部公告落地 全新腾势Z9GT焕新升级

态度原创

本地
亲子
教育
健康
艺术

本地新闻

围观了北京第一届黑色羽绒服大赛,我笑疯了

亲子要闻

怀孕的女人闹情绪有多离谱?网友:觉得洗衣机太累了,让我给它道歉

教育要闻

教育纵深 | 为“阅读”立法有何深意

转头就晕的耳石症,能开车上班吗?

艺术要闻

摄影大赛获奖作品赏析,这才是真正的大片

无障碍浏览 进入关怀版