成果推介：零碳排的节能环保制冷新技术——基于微纳级宽谱调控的辐射制冷技术

发布时间：2024-12-30 23:39

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南京大学科技成果推介　第九十八篇

零碳排的节能环保制冷新技术——基于微纳级宽谱调控的辐射制冷技术

所属领域

高端装备制造、新材料、节能环保

项目介绍

1. 痛点问题

能源是人类生存和发展的物质基础。来自太阳的光和热是人类生产和生活的主要能源，而光热能量不平衡会导致气候变化与生态灾害。在国家十四五提出的“双碳”战略目标的重大需求下，开发节能环保型光热调控材料与发展新型热管理技术，成为可持续能源策略的重要一环。辐射制冷技术是一种新型制冷技术，主要通过对材料光谱性质进行选择性调控，反射太阳光能量的同时将热量通过大气透射窗口波段辐射给太空从而实现散热降温，由于其不消耗任何额外能量，是一种零碳排的节能环保制冷技术。

2. 解决方案

南京大学现代工程与应用科学学院朱嘉教授和朱斌副教授团队在国际上首次基于微纳级宽谱调控技术实现了高性能跨尺度选择性辐射制冷材料的宏量制备。

3. 竞争优势分析

成果1：研究团队通过分子/纳米分级结构设计精准调谐材料在太阳光波段的反射率（~96.3%）和中远红外波段的发射率（0.78），并借助连续量产静电纺丝技术，获得了可批量化且可实现日间亚环境降温~5℃的高性能聚环氧乙烷聚合物纳米纤维膜。

竞争优势分析：通过该技术成果形成的纳米纤维膜，生产成本低产量高，抗紫外老化性能提高，在户外条件下具有优异的稳定性，可实现在日光照射下低于环境温度5摄氏度的制冷效果。

成果2：研究团队提出了一种由双层聚合物组成的串联辐射/蒸发(TRE)冷却器，制冷功率可高达700Wm–2，实现了辐射和蒸发的双重功能被动冷却

竞争优势分析：克服了辐射冷却和蒸发冷却的根本困难，在各种天气/气候条件下都具有良好的适用性，可用于冷却如移动通信站、车辆等温度较高的设备。

成果3：团队开发了一种可扩展的静电纺丝/喷墨打印方法来实现基于量子点光致发光的亚环境多色辐射制冷薄膜的宏量制备，亚环境降温可达2.2~5.4 ℃。

竞争优势分析：解决了日间辐射制冷材料颜色单一问题，可以集成到服装、汽车罩、窗帘和遮阳篷等多场景。

成果4：团队基于植物醋酸纤维素构建了一种绿色环保且可规模化量产的分层式辐射制冷薄膜，实现了高达~110Wm–2的冷却功率和~12 °C的亚环境降温效果。

竞争优势分析：优异的生物降解性，让该薄膜可用于从日常的冷链食品、冰上运动，到冰川和冻土保护领域。

4. 市场应用前景