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電子科大鄧旭教授課題組 AFM:基于氣-液相轉(zhuǎn)變的寬帶太陽光譜調(diào)諧用于自適應(yīng)熱管理
2022-09-27  來源:高分子科技


  保持適宜的室內(nèi)溫度對(duì)農(nóng)業(yè)、工業(yè)生產(chǎn)和日常生活都至關(guān)重要。常規(guī)熱管理設(shè)備,包括空調(diào),風(fēng)扇或地暖系統(tǒng)等,需要輸入大量的外部能量來調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度,此類溫度調(diào)節(jié)裝置所消耗的能耗超過建筑總能耗的50%,這與全球碳中和的目標(biāo)相悖。因此,迫切需要開發(fā)低碳排放的溫度管理方法。


  近日,電子科技大學(xué)鄧旭教授團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種自適應(yīng)熱管理設(shè)備(self-adaptive thermal management device,STMD)。STMD由二氧化硅顆粒涂層以及與二氧化硅折射率匹配的低沸點(diǎn)液體密封構(gòu)成。利用不同季節(jié)的室內(nèi)外溫差,驅(qū)使液體與涂層的分離和融合從而實(shí)現(xiàn)溫度管理。例如;夏天室外溫度較高時(shí),器件中朝外的涂層中液體揮發(fā)與涂層分離,干燥的涂層對(duì)太陽光譜的透射率非常低(11%),加之二氧化硅涂層本身有很強(qiáng)的輻射能力,因此在夏季高溫時(shí)可實(shí)現(xiàn)被動(dòng)降溫;相反,冬季由于室內(nèi)溫度較高,靠近室內(nèi)內(nèi)側(cè)的液體則揮發(fā)后在涂層側(cè)冷凝與涂層結(jié)合,由于涂層和液體折射率高度匹配,可實(shí)現(xiàn)較高的太陽光譜透射(94%),并且利用太陽能加熱室內(nèi)。因此,這種溫差自動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)制,使STMD能夠在夏季超過900 W m?2的太陽輻射下,相對(duì)于環(huán)境溫度降低5 ℃;在冬季平均太陽輻射400 W m?2下,使溫度相對(duì)于環(huán)境溫度升高10 °C。此策略為構(gòu)建智能光控制設(shè)備,以及熱管理類建筑材料提供了一種思路。




圖1 自適應(yīng)熱管理裝置的設(shè)計(jì)及原理



圖2 多孔二氧化硅涂層的結(jié)構(gòu)以及散射太陽光機(jī)理


圖3 自適應(yīng)熱管理裝置的切換過程及性能表征


圖4 場(chǎng)外測(cè)試結(jié)果以及節(jié)能模擬



  該工作以“Vapor–Liquid Transition-Based Broadband Light Modulation for Self-Adaptive Thermal Management”為題,發(fā)表在《Advanced Functional Materials》上。論文第一作者為電子科技大學(xué)基礎(chǔ)與前沿研究院博士生張城林,通訊作者是電子科技大學(xué)鄧旭教授和王德輝研究員。


  原文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202208144


  課題組長(zhǎng)期招收博士后,請(qǐng)以“應(yīng)聘+博士后+姓名”為郵件主題和文件名,將個(gè)人簡(jiǎn)歷發(fā)送至招聘郵箱dengxu@uestc.edu.cn;或wangdehui@uestc.edu.cn


  課題組主頁:https://www.x-mol.com/groups/dengxu


  下載:Vapor–Liquid Transition-Based Broadband Light Modulation for Self-Adaptive Thermal Management

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