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一種具有竹蓀生物仿生結(jié)構(gòu)的輻射冷卻和隔熱性能的柔性薄膜

日期:2025-09-19 16:35
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摘要:一種具有竹蓀生物仿生結(jié)構(gòu)的輻射冷卻和隔熱性能的柔性薄膜

一種具有竹蓀生物仿生結(jié)構(gòu)的輻射冷卻和隔熱性能的柔性薄膜


需要增透減反技術(shù)可以聯(lián)系我們上海工廠18917106313

上海卷柔新技術(shù)光電有限公司是一家專業(yè)研發(fā)生產(chǎn)光學(xué)儀器及其零配件的高科技企業(yè),公司2005年成立在上海閔行零號灣創(chuàng)業(yè)園區(qū),專業(yè)的光電鍍膜公司,技術(shù)背景依托中國科學(xué)院,卷柔產(chǎn)品主要涉及光學(xué)儀器及其零配件的研發(fā)和加工;光學(xué)透鏡、反射鏡、棱鏡,平板顯示,安防監(jiān)控等光學(xué)鍍膜產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn),為全球客戶提供上等的產(chǎn)品和服務(wù)。

背景介紹

近年來由于氣候變化,高溫等極端天氣事件的頻率有所增加。這些事件可對人類健康、基礎(chǔ)設(shè)施和環(huán)境造成毀滅性影響。傳統(tǒng)的冷卻技術(shù),如空調(diào)等傳統(tǒng)冷卻方法,加速導(dǎo)致溫室氣體排放,加劇了氣候變化。輻射冷卻技術(shù)已經(jīng)成為一種很有前途的替代方案,它提供有效的冷卻能力,不消耗電力,并且不會向環(huán)境中釋放有害化學(xué)物質(zhì)。這種新的冷卻技術(shù)是通過反射太陽輻射并將紅外輻射發(fā)射到寒冷的空間中來實現(xiàn)的。為了達(dá)到有效的冷卻效果,材料在大氣窗口波段(8 ~ 15 μm)具有高發(fā)射率,在太陽波段(0.3 ~ 2.5 μm)具有高反射率。

然而,在高溫環(huán)境中,材料與環(huán)境之間的高溫差異會導(dǎo)致熱交換和導(dǎo)熱,從而削弱冷卻效果因此,開發(fā)輻射冷卻材料的另一個關(guān)鍵因素是降低導(dǎo)熱性。低導(dǎo)熱系數(shù)阻礙了通過直接傳導(dǎo)獲得大量熱量,但由于其固有的脆性和易開裂性,也給材料的加工和機械性能帶來了挑戰(zhàn),這可能會損害結(jié)構(gòu)的完整性和耐久性。因此,開發(fā)具有低導(dǎo)熱性的柔性和堅固的輻射冷卻材料對于輻射冷卻技術(shù)的實際應(yīng)用至關(guān)重要。

隨著輻射冷卻材料的發(fā)展,人們發(fā)現(xiàn)了多孔聚合物薄膜與傳統(tǒng)的冷卻材料相比它們的重量輕,柔韌性好,導(dǎo)熱性低。此外,多孔聚合物薄膜通過操縱孔徑和孔密度來控制傳熱的能力是一個關(guān)鍵優(yōu)勢。研究人員仍在探索如何優(yōu)化多孔聚合物輻射冷卻材料的孔徑和孔密度,以達(dá)到*佳的冷卻性能。


成果掠影
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近期,復(fù)旦大學(xué)材料科學(xué)系膠體微球與涂料課題組武利民教授和游波教授針對開發(fā)具有低導(dǎo)熱性的柔性輻射冷卻材料取得*新進(jìn)展。竹蓀屬鬼筆菌科,主要生長在中國四川,適宜生長溫度為20 ~ 23℃。其莖的表面有明顯的孔隙,在高倍顯微鏡下,很明顯這些大孔隙是由更小的亞微孔組成的(圖1) 。該團隊受其多層多孔生物結(jié)構(gòu)的啟發(fā),提出了一種新型的hollow@porous輻射冷卻膜,該膜將中空微粒和多孔聚合物結(jié)合在一起。制備的hollow@porous柔性薄膜具有較高的太陽光反射率(93.7%)、較強的紅外發(fā)射率(89.1%)和超低的導(dǎo)熱系數(shù)(17.56 mW/mk)。實驗表明,在峰值太陽強度為980 W/m2時,所制備的冷卻器的日間冷卻性能顯著降低至17.4℃。此外,獨特的hollow@porous結(jié)構(gòu)還通過結(jié)合耐候性和自清潔特性加強了薄膜的長期耐用性,即使在惡劣的氣候條件下也能確保穩(wěn)定高效的輻射冷卻性能。輻射冷卻材料的進(jìn)步為太陽能電池板、發(fā)動機部件、電子設(shè)備、新能源電池等的熱管理、節(jié)能和冷卻開辟了新的可能性。研究成果以“High-Durable, Radiative-Cooling, and Heat-Insulating Flexible Films Enabled by a Bioinspired Dictyophora-Like Structure”為題發(fā)表于《ACS Applied Materials&Interfaces》。


圖文導(dǎo)讀

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圖1. 竹蓀獨特的多層多孔生物結(jié)構(gòu)示意圖


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圖2. 輻射冷卻的仿生hollow@porous柔性薄膜的制備工藝流程圖


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圖3. (a) TPU、FPU、FTPU的FTIR光譜,(b) TPU和FTPU薄膜的反射率和發(fā)射率


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圖4. (a) HTPs的SEM圖像和(b) TEM圖像,(c)高溫高溫顆粒分布,(d, e) FTPU?HTPs薄膜的SEM圖像,(f) FTPU?HTPs薄膜截面的SEM圖像,(g) FTPU、FTPU?HTPs10%、FTPU?HTPs20%和FTPU?HTPs30%的WCA和(h)反射率和發(fā)射率光譜


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圖5. (a)使用簡易夾心裝置加熱前后的薄膜紅外圖像,(b)裸玻璃片和夾膜玻璃片的溫度曲線,(c)加熱3min時樣品的*終表面溫度和溫控差,(d)不同HTPs含量下FTPU?HTPs膜的導(dǎo)熱系數(shù)




關(guān)于我們

上海卷柔新技術(shù)光電有限公司是一家專業(yè)研發(fā)生產(chǎn)光學(xué)儀器及其零配件的高科技企業(yè),公司2005年成立在上海閔行零號灣創(chuàng)業(yè)園區(qū),專業(yè)的光電鍍膜公司,技術(shù)背景依托中國科學(xué)院,卷柔產(chǎn)品主要涉及光學(xué)儀器及其零配件的研發(fā)和加工;光學(xué)透鏡、反射鏡、棱鏡,平板顯示,安防監(jiān)控等光學(xué)鍍膜產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn),為全球客戶提供上等的產(chǎn)品和服務(wù)。

    采用德國薄膜制備工藝,形成了一套具有嚴(yán)格工藝標(biāo)準(zhǔn)的閉環(huán)式流程技術(shù)制備體系,能夠制備各種超高性能光學(xué)薄膜,包括紅外薄膜、增透膜,ARcoating,激光薄膜、特種薄膜、紫外薄膜、x射線薄膜,應(yīng)用領(lǐng)域涉及激光切割、激光焊接、激光美容、醫(yī)用激光器、光學(xué)科研,紅外制導(dǎo)、面部識別、VR/AR應(yīng)用,博物館,低反射櫥窗玻璃,畫框,工業(yè)燈具照明,廣告機,點餐機,電子白板,安防監(jiān)控等。
    卷柔新技術(shù)擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的全自動生產(chǎn)線【sol-gel溶膠凝膠法鍍膜線】,這條生產(chǎn)線能夠生產(chǎn)全球先進(jìn)的減反射玻璃。鍍膜版面可達(dá)到2440*3660mm,玻璃厚度從0.3mm到12mm都可以,另外針對PC,PMMA方面的增透膜也具有量產(chǎn)生產(chǎn)能力。ARcoating減反膜基本接近無色,色彩還原性好,并且可以避免了磁控濺射的缺點,鍍完增透膜后玻璃可以做熱彎處理和鋼化處理以及DIP打印處理。這個難度和具有很好的應(yīng)用性,新意突出,實用性突出,濕法鍍膜在價格方面也均優(yōu)于真空磁控的干法。


  卷柔減反射(AR)玻璃的特點:高透,膜層無色,膜硬度高,抗老化性強(耐候性強于玻璃),玻璃長期使用存放不發(fā)霉,且有一定的自潔效果.AR增透減反膜玻璃產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于**文博展示、低反射幕墻、廣告機玻璃、節(jié)能燈具蓋板玻璃、液晶顯示器保護玻璃等多行業(yè)。
    我們的愿景:卷柔讓光學(xué)更具價值!
    我們的使命:有光的地方就有卷柔新技術(shù)!
    我們的目標(biāo):以高質(zhì)量的產(chǎn)品,優(yōu)惠的價格,貼心的服務(wù),為客戶提供優(yōu)良的解決方案。
    上海卷柔科技以現(xiàn)代鍍膜技術(shù)為核心驅(qū)動力,通過鍍膜設(shè)備、鍍膜加工、光學(xué)鍍膜產(chǎn)品服務(wù)于客戶,努力為客戶創(chuàng)造新的利潤空間和競爭優(yōu)勢,為中國的民族制造業(yè)的發(fā)展貢獻(xiàn)力量。