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電子科大鄧旭教授課題組 AFM：基于氣-液相轉變的寬帶太陽光譜調諧用于自適應熱管理

2022-09-27 來源：高分子科技

保持適宜的室內溫度對農業、工業生產和日常生活都至關重要。常規熱管理設備，包括空調，風扇或地暖系統等，需要輸入大量的外部能量來調節室內溫度，此類溫度調節裝置所消耗的能耗超過建筑總能耗的50%，這與全球碳中和的目標相悖。因此，迫切需要開發低碳排放的溫度管理方法。

近日，電子科技大學鄧旭教授團隊開發了一種自適應熱管理設備（self-adaptive thermal management device，STMD）。STMD由二氧化硅顆粒涂層以及與二氧化硅折射率匹配的低沸點液體密封構成。利用不同季節的室內外溫差，驅使液體與涂層的分離和融合從而實現溫度管理。例如；夏天室外溫度較高時，器件中朝外的涂層中液體揮發與涂層分離，干燥的涂層對太陽光譜的透射率非常低（＜11%），加之二氧化硅涂層本身有很強的輻射能力，因此在夏季高溫時可實現被動降溫；相反，冬季由于室內溫度較高，靠近室內內側的液體則揮發后在涂層側冷凝與涂層結合，由于涂層和液體折射率高度匹配，可實現較高的太陽光譜透射（＞94%），并且利用太陽能加熱室內。因此，這種溫差自動調節機制，使STMD能夠在夏季超過900 W m^?²的太陽輻射下，相對于環境溫度降低5 ℃；在冬季平均太陽輻射400 W m^?²下，使溫度相對于環境溫度升高10 °C。此策略為構建智能光控制設備，以及熱管理類建筑材料提供了一種思路。

圖1 自適應熱管理裝置的設計及原理

圖2 多孔二氧化硅涂層的結構以及散射太陽光機理

圖3 自適應熱管理裝置的切換過程及性能表征

圖4 場外測試結果以及節能模擬

該工作以“Vapor–Liquid Transition-Based Broadband Light Modulation for Self-Adaptive Thermal Management”為題，發表在《Advanced Functional Materials》上。論文第一作者為電子科技大學基礎與前沿研究院博士生張城林，通訊作者是電子科技大學鄧旭教授和王德輝研究員。

原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202208144

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課題組主頁：https://www.x-mol.com/groups/dengxu

下載：Vapor–Liquid Transition-Based Broadband Light Modulation for Self-Adaptive Thermal Management

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（責任編輯：xu）

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