哈工大李垚教授、潘磊研讨员AFM：BST改性高耐久的聚合物辐射制冷涂层

  聚合物基辐射制冷资料以其固有的高红外发射率和易于制备的高反射结构，现已在制冷范畴取得了重要发展，然后推动了辐射制冷概念的实践运用。但是，比如聚氨酯在内的大多数聚合物基辐射制冷资料都面临着一个严重应战，即环境安稳性问题。长时刻露出在紫外线下会导致聚合物发生黄变反响，然后导致可见光吸收添加，然后显着下降冷却功能，这对辐射冷却资料的广泛运用构成了一项严峻应战。因而，有必要研讨出一种在不影响聚合物辐射制冷功能的情况下，进步其紫外线耐久性的办法，一起保证其光学功能和结构完整性。

  近来，哈尔滨工业大学的李垚教授、潘磊研讨员等人提出了一种新式辐射制冷薄膜资料——BST@TPU膜，通过同轴静电纺丝将钛酸锶钡纳米棒（BST）和热塑性聚氨酯（TPU）结合在一起。BST纳米棒能够强效吸收紫外线，有用涣散在TPU外表的紫外线辐射，避免了紫外线堆集导致的继续损害；一起，BST纳米棒的高折射率添加了可见光的散射，补偿了紫外线吸收所引起的反射率下降。因而，BST@TPU膜的全体反射率达到了97.2%，发射率为93.2%，净制冷功率为125.21W m−1。DFT核算进一步证明了BST纳米棒能够捕获TPU在紫外线老化进程中发生的自由基，然后有很大作用预防了TPU的黄变反响。即便在阅历了相当于144天野外露出的加快紫外线老化测验，BST@TPU膜的反射率仍然坚持92.1%，将其野外惯例运用的寿数延伸至TPU膜的三倍。该作业以“A Novel rane with Superior UV Durability for Highly Efficient Daytime Radiative Cooling”为题宣布在《Advanced Functional Materials》上。

  同轴静电纺丝技能具有独立操控芯层和壳层的流变功能的特色，这使得BST纳米棒在纤维中的涣散愈加均匀，有助于增强光学和机械功能。通过SEM、TEM、XRD以及FT-IR等根底表征技能，成功证明了BST@TPU膜的制备。此外，BST纳米棒能够有显着作用地地将应力从柔软的TPU转移到刚性的BST纳米棒上，然后进步了膜的全体拉伸强度。与TPU膜比较，BST@TPU膜的杨氏模量从3.96MPa进步到了9.87MPa。这种增强首要归因于BST纳米棒沿着纤维轴的均匀摆放，有助于有用地传递张力，来提升了BST@TPU膜的耐性和耐久性。

  薄膜的反射率曲线的改变 证明了BST纳米棒在增强TPU紫外线耐久性中的关键作用。通过216小时的强紫外线照耀，BST@TPU膜的反射率坚持在了92.1%，而TPU膜的反射率下降到84.2%。反射率的下降显着影响了薄膜的日间辐射制冷才能。在216小时的强紫外线老化辐照后，TPU膜的最大理论冷却功率为−0.42 W m−2，根本丧失了制冷功能。 而BST@TPU膜在相同的老化条件下坚持了85.78 W m −2的理论辐射冷却功率。此外，BST@TPU膜体现出了更优异的机械功能。BST纳米棒 的参加有用地捕获了NH·自由基，阻断了TPU的自发老化反响并避免其发黄。此外，BST纳米棒还能够捕获TPU中因为紫外线诱导而发生的自由基，然后按捺自由基的传递，推迟TPU的老化进程。

  图3. BST@TPU膜的紫外线耐久性研讨。a） TPU膜和BST@TPU膜在216小时UV照耀前后的紫外-可见-红外反射率和红外发射率，b） TPU膜和BST@TPU膜在不同的紫外线照耀时刻下的理论辐射冷却功率（Tamb=303K，hcc=12W m−2），c）TPU膜和d）BST@TPU膜通过216小时紫外线照耀前后的光学相片和SEM图，e） TPU膜和BST@TPU膜在不同的紫外线照耀时刻下的应变改变，f）吸附能和反响自由能的DFT核算，g）TPU膜和BST@TPU膜在模仿太阳辐射下的EPR光谱，h） BST纳米棒进步TPU紫外线耐久性的机理。

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