青岛大学王晓雄教授团队AFM：高分子模板法制备柔性无机纤维膜用于被动日间辐射制冷

今天，人类科技进步不断，工业能力显著提高。然而，这些进步也带来了不利因素，如全球温室效应和能源危机。因此，冷却对人类生活变得越来越重要。被动日间辐射冷却（PDRC）利用地球（~300 K）和外层空间（~3 K）之间的巨大温差，通过热辐射将多余的热量传递给外层空间的寒冷，从而实现被动式冷却。传统辐射冷却材料为了保持柔性而通常使用有机材料，但这些材料在太阳光照射下容易老化和二次污染。

为了解决这一难题，青岛大学王晓雄团队提出了一种基于静电纺丝技术制备的柔性氧化铝纤维膜（FAFM）结构，用于高效的被动日间辐射冷却。该材料不仅具有无机材料的抗老化、耐高温等优良性能，而且具有有机材料的柔性。相关研究以题为“Alumina Fiber Membrane Prepared by Electrospinning Technology for Passive Daytime Radiative Cooling”的论文发表在《Advanced Functional Materials》上。

柔性氧化铝纤维膜（FAFM）是通过使用均匀分散的前驱体溶液进行静电纺丝制备的，具体过程如图1所示。

图1：柔性氧化铝纤维膜（FAFM）的制备和形貌特征。

为了评估其实际应用潜力，将FAFM应用于建筑模型，使用红外图像进一步表征了其出色的冷却性能。覆盖FAFM的混凝土板在覆盖材料时和移除后的温度均显著低于其他对照组，这充分证明了其在现实应用中的可行性，表明FAFM在建筑制冷领域具有巨大的潜力。

图2：FAFM的室外被动日间辐射冷却性能。

作为会长时间暴露在阳光直射下的被动日间辐射冷却材料，FAFM还具有优秀的抗紫外老化性能和防火性。

图3：FAFM的抗紫外线老化性能。

图4：FAFM的防火性。

总结：研究者成功地开发了一种基于静电纺丝氧化铝纤维的有效被动日间辐射冷却设计。一方面，它是一种简单、高效、低成本的被动式日间辐射冷却技术，实现了4.5℃的降温和75 W m-2的冷却功率。另一方面，其具有优异的抗紫外老化性能。与常见的辐射冷却材料相比，其柔性等力学性能不受紫外线照射的影响，且不易变色，这大大延长了其使用寿命。重要的是，氧化铝的耐火性赋予了纤维膜阻燃性能，使其成为未来建筑表面的优秀候选者。因此，所提出的技术为未来的材料设计开辟了新的途径，可以设计出更多的无机被动日间辐射冷却材料。

论文链接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202413813

来源：高分子科学前沿

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