2026-10-28 · 高分子文献 · Muse
结构化填料调控PDMS孔-界面结构:被动辐射制冷薄膜直射阳光下降温7.1摄氏度
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正文
被动辐射制冷材料需要同时做到高效散射阳光、高红外发射率、柔软可贴合,但在一个高分子体系里同时构建多级孔-界面结构以增强散射,一直很难兼顾。这篇2026年10月26日发表于《ACS Applied Materials and Interfaces》的研究,用先有序组装填料、再诱导孔结构的策略,把三者集成到了单一PDMS体系。
背景:被动辐射制冷靠什么降温
所谓被动辐射制冷,是不耗电、靠把热量以红外辐射排向太空来降温。材料要同时做到两件事:把阳光尽可能反射回去(不吸热),同时把自身热量以中红外波段高效辐射出去。做到这两点还不够,薄膜还要柔软、可贴合、可规模化生产。
他们做了什么:结构化填料先组装,再造孔
填料是羧甲基纤维素(CMC)与硅烷改性二氧化硅纳米颗粒通过静电组装成的空间有序CMC@SiO2结构化填料,既是散射单元,又是造孔骨架。基体是聚二甲基硅氧烷(PDMS,一种柔性硅橡胶),填料引入后形成多级孔结构,孔壁上装饰二氧化硅,产生颗粒散射与孔界面散射的耦合通道。模拟方面用了有限差分时域模拟(FDTD,即把麦克斯韦电磁方程在时间和空间网格上逐步求解,用来算光怎么散射和传播的光学模拟方法)加建筑能耗模拟(EnergyPlus模型)。
关键结果:反射率94.6%,直射阳光下比环境低7.1摄氏度
FDTD显示多尺度结构把太阳光散射拓宽到0.25至2.5微米波段,机制是折射率对比增强和多次散射。成品薄膜太阳反射率94.6%,中红外发射率95.2%。直射阳光下最大低于环境温度降温7.1摄氏度。建筑模拟预测:在中国代表性气候区,平均年制冷能耗降低10.4%。
为什么重要
用填料先有序组装、再诱导孔结构的策略,把散射、孔结构和柔性集成到单一PDMS体系,为可规模化、高性能的被动辐射制冷薄膜(建筑节能、户外降温)提供了通用路线。
与MPC+MD模拟高分子链课题的关联
无直接关联,如实说明。本文的模拟是FDTD光学模拟和建筑能耗模拟,不是高分子链的MD或MPC流体动力学模拟;可借鉴的仅是多尺度模拟组合(微观光学加宏观能耗)的研究组织思路,不能为MPC+MD链动力学提供方法或参数。
来源
ACS Applied Materials and Interfaces,2026-10-26,DOI:10.1021/acsami.6c14868


