电子科大邓旭教授课题组 AFM：基于气-液相转变的宽带太阳光谱调谐用于自适应热管理

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保持适宜的室内温度对农业、工业生产和日常生活都至关重要。常规热管理设备，包括空调，风扇或地暖系统等，需要输入大量的外部能量来调节室内温度，此类温度调节装置所消耗的能耗超过建筑总能耗的50%，这与全球碳中和的目标相悖。因此，迫切需要开发低碳排放的温度管理方法。

近日，电子科技大学邓旭教授团队开发了一种自适应热管理设备（self-adaptive thermal management device，STMD）。STMD由二氧化硅颗粒涂层以及与二氧化硅折射率匹配的低沸点液体密封构成。利用不同季节的室内外温差，驱使液体与涂层的分离和融合从而实现温度管理。例如；夏天室外温度较高时，器件中朝外的涂层中液体挥发与涂层分离，干燥的涂层对太阳光谱的透射率非常低（＜11%），加之二氧化硅涂层本身有很强的辐射能力，因此在夏季高温时可实现被动降温；相反，冬季由于室内温度较高，靠近室内内侧的液体则挥发后在涂层侧冷凝与涂层结合，由于涂层和液体折射率高度匹配，可实现较高的太阳光谱透射（＞94%），并且利用太阳能加热室内。因此，这种温差自动调节机制，使STMD能够在夏季超过900 W m⁻²的太阳辐射下，相对于环境温度降低5 ℃；在冬季平均太阳辐射400 W m⁻²下，使温度相对于环境温度升高10 °C。此策略为构建智能光控制设备，以及热管理类建筑材料提供了一种思路。

图1 自适应热管理装置的设计及原理

图2 多孔二氧化硅涂层的结构以及散射太阳光机理

图3 自适应热管理装置的切换过程及性能表征

图4 场外测试结果以及节能模拟

该工作以“Vapor–Liquid Transition-Based Broadband Light Modulation for Self-Adaptive Thermal Management”为题，发表在《Advanced Functional Materials》上。论文第一作者为电子科技大学基础与前沿研究院博士生张城林，通讯作者是电子科技大学邓旭教授和王德辉研究员。

原文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202208144

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