免受“炫光”困扰的日间彩色辐射制冷技术| Science Bulletin

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速递

Sub-ambient full-color passive radiative cooling under sunlight based on efficient quantum-dot photoluminescence

Xueyang Wang, Qian Zhang, Shuaihao Wang, Chunqi Jin, Bin Zhu, Yucong Su, Xunyi Dong, Jie Liang, Zhenda Lu, Lin Zhou, Wei Li, Shining Zhu, Jia Zhu

Science Bulletin, 2022, 67(18): 1874–1881

doi: 10.1016/j.scib.2022.08.028

简介

日间辐射冷却技术借助材料对太阳光高反射和对中红外大气窗口高发射的光谱特点, 提供了一种零耗能的可持续制冷方案. 然而, 目前辐射冷却器因为实现对太阳光的高反射通常呈现出白色/银色, 限制了其实际应用. 开发彩色辐射冷却器则至关重要, 但由于显示颜色往往导致对太阳光可见光波段的吸收, 增加了体系的热负荷, 所以实现彩色辐射制冷亚环境冷却一直是个挑战. 本文提出了基于高量子发光效率的光致发光彩色辐射冷却器(PCRC), 它可以实现全色谱亚环境日间辐射冷却. 此外, 作者还报道了一种可大规模生产的静电纺丝/喷墨打印方法制备PCRC. PCRC上层的光致发光着色剂实现显色的同时, 将因为显色吸收的太阳光在可见光波段转化为发射光, 极大地减少了太阳光对体系的加热效应；底层的醋酸纤维素纳米纤维膜能反射其余波段的太阳光并向宇宙辐射热量. 这种基于光致发光的彩色辐射制冷器在太阳光直射(辐射峰值>740 W m⁻²)下, 其温度比环境温度低2.2 ~ 5.4 °C, 实现了亚环境日间辐射冷却. 该设计策略和可放大的图案化制备技术为辐射冷却的多场景应用开辟了一条新道路, 并为可持续能源发展提供了一种创新途径.

 

图文导读

Fig. 1  Fabrication, structure, and mechanism of PCRC.

Fig. 2  Structural and optical characterizations of the PCRC.

Fig. 3  Sub-ambient cooling performance of the PCRCs.

Fig. 4  Potential applications of the PCRCs.

通讯作者

朱斌，南京大学现代工程与应用科学学院副教授。主要从事光热调控，辐射制冷及能源存储方向.

李炜， 中国科学院长春光机所应用光学国家重点实验室研究员. 主要从事包括纳米光子学、热光子学、光与物质相互作用及其在下一代能源和信息技术中的应用等方面的研究.

朱嘉, 南京大学现代工程与应用科学学院教授. 研究方向: 纳米材料合成和表征、纳米光子学、纳米热传输能源转化与存储(光伏、热电以及锂电池).

栏目介绍

论文 Article

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