全球氣候變暖顯著增加了空間制冷需求。過(guò)去30年間,空間制冷產(chǎn)生的二氧化碳排放量已達(dá)10億噸。當(dāng)前建筑熱舒適的主動(dòng)制冷系統(tǒng)(如空調(diào))占全球溫室氣體排放總量的 10% 以上?臻g制冷的碳足跡正在加劇全球變暖,形成惡性循環(huán)。被動(dòng)日間輻射制冷(PDRC)策略為傳統(tǒng)空間制冷技術(shù)提供了理想替代方案。該技術(shù)通過(guò)大氣長(zhǎng)波紅外(LWIR)透明窗口(8-13μm)將熱量散失到寒冷外太空,實(shí)現(xiàn)建筑降溫而無(wú)需消耗能源或排放溫室氣體。然而傳統(tǒng)輻射制冷材料在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常忽略隔熱性能,夏季顯著的室內(nèi)外溫差會(huì)大幅增加對(duì)流和傳導(dǎo)造成的非輻射熱流傳遞,嚴(yán)重影響制冷效果并導(dǎo)致能耗上升。將隔熱性能集成到輻射制冷器中,既能阻止室外熱量傳入室內(nèi),又能提供額外制冷效果,為高效建筑隔熱制冷結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了前瞻性解決方案。
高標(biāo)準(zhǔn)建筑設(shè)計(jì)要求輻射制冷材料同時(shí)具備高太陽(yáng)反射率、高紅外發(fā)射率和低熱導(dǎo)率。這些特性確保材料在將太陽(yáng)能反射回外太空的同時(shí),最大限度減少建筑與外界環(huán)境的熱交換。被動(dòng)輻射制冷策略在自然界中廣泛存在,如植物葉片、動(dòng)物皮毛和昆蟲(chóng)甲殼的生物機(jī)制。受中美洲忒修斯蝶翅膀和中國(guó)竹蓀菌柄表面微觀結(jié)構(gòu)高效反射陽(yáng)光的啟發(fā),設(shè)計(jì)具有多孔結(jié)構(gòu)的輻射制冷材料可增強(qiáng)太陽(yáng)光譜范圍內(nèi)的光散射效應(yīng),是建筑應(yīng)用的可行方案。
傳導(dǎo)-微波協(xié)同加熱輔助PMMA/PVDF發(fā)泡的宏觀和微觀結(jié)構(gòu)調(diào)控
全球重點(diǎn)城市制冷節(jié)能和碳減排情況
PMMA/PVDF 發(fā)泡材料具備疏水性、耐化學(xué)腐蝕性,且可回收利用。其獨(dú)特的負(fù)泊松比結(jié)構(gòu)使其具備卓越的抗壓強(qiáng)度、彈性和柔韌性,無(wú)論是日常使用還是在極端天氣條件下都表現(xiàn)得十分出色。材料的固有特性和泡孔結(jié)構(gòu)使其擁有低導(dǎo)熱系數(shù)(26.69 mW/(m·K))、高太陽(yáng)反射率(96.37%)以及高紅外發(fā)射率(97.34%)。這意味著在炎熱天氣下,使用該材料能夠使建筑物室內(nèi)達(dá)成降溫效果,測(cè)試結(jié)果表明使用前后的溫差可達(dá)15℃,足以滿足世界上大部分國(guó)家建筑物的降溫需求。超高膨脹倍率PMMA/PVDF發(fā)泡材料在節(jié)能、減少碳足跡和推動(dòng)可持續(xù)發(fā)展方面有著巨大的潛力,有望為下一代建筑的發(fā)展提供有力的解決方案。
原文鏈接:https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202501188
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