被動(dòng)輻射冷卻材料，無需耗電即可提供冷卻效果，被視為一種關(guān)鍵技術(shù)，既能減少溫室氣體排放，又能為不太發(fā)達(dá)的社區(qū)帶來舒適的冷卻環(huán)境。為了發(fā)揮其最大效用，不僅需要優(yōu)化這些材料的熱學(xué)和光學(xué)特性，還要確保它們易于應(yīng)用且具有良好的可擴(kuò)展性。美國東北大學(xué)鄭義教授課題組，通過將生物材料羥基磷灰石以納米纖維形態(tài)整合入基于油的介質(zhì)中，開發(fā)出了一種類似油漆的被動(dòng)冷卻涂層，便于涂抹使用。通過對(duì)這種混合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)和鍵合機(jī)制進(jìn)行了深入的分析，采用傅里葉變換紅外光譜技術(shù)，我們?yōu)殚_發(fā)類似的被動(dòng)冷卻溶液提供了重要的參考。這種新型復(fù)合材料通過反射高達(dá)95%的太陽能和在大氣透明窗口排放92%的熱量，能夠在戶外環(huán)境下平均降溫3.7°C，室內(nèi)則可實(shí)現(xiàn)每平方米約800W的冷卻能力。此外，材料的性能不僅提升了物理耐久性，還支持循環(huán)利用，推動(dòng)了循環(huán)經(jīng)濟(jì)的實(shí)踐。最后，通過簡單調(diào)整表面結(jié)構(gòu)，可以有效地改變鍵合特性和親水性，使這種材料成為室外應(yīng)用的理想選擇。
在構(gòu)成實(shí)現(xiàn)輻射冷卻的油漆方面，一個(gè)關(guān)鍵挑戰(zhàn)與粘合劑的選擇相關(guān)。雖然市場上有多種具有高太陽反射率和紅外輻射率的顏料，但大部分粘合劑都會(huì)引入難以避免的光學(xué)吸收，特別是在近紅外區(qū)域。為了解決這個(gè)問題，本研究旨在開發(fā)一種整合高效能PRC顏料的油漆，同時(shí)最小化粘合劑的光學(xué)影響。這一任務(wù)因許多PRC顏料的較低折射率及粘合劑中顏料體積比限制而變得更加復(fù)雜。因此，他們研究了在多種油漆基質(zhì)中應(yīng)用納米纖維HAP作為顏料的方法，以確立一種有效的被動(dòng)冷卻方案。
圖2. 掃描電子顯微鏡（SEM）圖像。圖中展示了（A-C）合成后的HAP纖維，（D-F）用研缽和研杵研磨后的HAP纖維，以及（G-I）與Gamsol混合并干燥后的樣本。
全球范圍內(nèi)，隨著對(duì)抗氣候變化的行動(dòng)加速，羥基磷灰石基材料展現(xiàn)出多種可持續(xù)的優(yōu)勢，包括被動(dòng)冷卻、環(huán)境友好性和可回收性，這些都將有助于實(shí)現(xiàn)碳排放減少、推動(dòng)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的實(shí)踐，以及更平等地享有冷卻技術(shù)，共同推進(jìn)我們邁向一個(gè)更綠色的未來。
論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/epdf/10.1021/acsami.4c01383
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