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  窗戶是建筑、車輛等人們?nèi)粘Ｖ胁晒庑枨蟮闹匾ǖ溃粌H向室內(nèi)提供可見光、熱輻射，也是影響能源負(fù)荷的關(guān)鍵因素。中國的建筑耗能占全國能耗的30%左右，其中窗戶是最不節(jié)能的部件之一，其能源損失率可高達(dá)60%。

  太陽能是人類能源的“萬源之源”。太陽光透過大氣到達(dá)地球的波長范圍大多集中在0.28-2.5 μm，包括紫外光（0.28-0.38 μm）、可見光（0.38-0.76 μm）和紅外光（0.76-2.5 μm）。每到夏天，太陽光透過窗戶射到室內(nèi)或車內(nèi)等容易使其內(nèi)部的溫度升高。夏天汽車在陽光照射下，內(nèi)部溫度可達(dá)80 ^oC以上，不僅影響駕駛?cè)藛T的乘車環(huán)境，還會(huì)導(dǎo)致車內(nèi)設(shè)施老化，同時(shí)，增加空調(diào)能耗等。

圖1. 原理圖

  針對以上問題，鄭州大學(xué)申長雨院士、劉春太教授團(tuán)隊(duì)的劉憲虎教授提出通過在高分子材料中引入具有光譜調(diào)控功能的材料作為填料，來制備具有調(diào)控太陽光波段以及保持可見光透射率的高分子基復(fù)合透明膜，可望應(yīng)用于汽車、建筑等窗戶的節(jié)能以及光學(xué)設(shè)備和透明傳感器等領(lǐng)域，同時(shí)實(shí)現(xiàn)膜的低成本化。

  劉憲虎課題組與中國科學(xué)院北京納米能源與系統(tǒng)研究所潘曹峰研究員以及華中科技大學(xué)武漢光電國家研究中心胡彬教授合作制備了一種高透明度、低霧度的超高分子量聚乙烯（UHMWPE）復(fù)合透明薄膜，并用于光熱轉(zhuǎn)換、紫外防護(hù)和節(jié)能。

  通過溶液共混和熱壓制備了含有不同MXene和BZT含量的UHMWPE薄膜，以確保MXene和BZT的完全結(jié)合。MXene與BZT結(jié)合形成的二維片層結(jié)構(gòu)改善了復(fù)合薄膜的力學(xué)強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性。MXene作為一種具有優(yōu)異光熱轉(zhuǎn)換效率的材料，在太陽光波段中有較好的吸收性能。同時(shí)，MXene氧化產(chǎn)生的TiO₂帶隙在3.2 ~ 4.0 eV之間，能夠很好地匹配光子能量，產(chǎn)生有效的紫外屏蔽。BZT分子的三唑官能團(tuán)和受阻酚官能團(tuán)在306和347 nm處對紫外光有較強(qiáng)的屏蔽作用。這些結(jié)果表明，MXene和BZT填充的UHMWPE復(fù)合薄膜在抗紫外透明器件領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用潛力。

圖2. 復(fù)合膜與裸玻璃的冷卻性能對比

  原文鏈接： X. Liu^#, W. Zhang^#, X. Zhang, Z. Zhou, C. Wang, Y. Pan*, B. Hu*, C. Liu*, C. Pan*, C. Shen, Transparent ultrahigh-molecular-weight polyethylene/MXene films with efficient UV-absorption for thermal management, Nature Communications, 2024, 15, 3076. 

  https://doi.org/10.1038/s41467-024-47432-z