A Multifunctional Flexible Superhydrophobic Film for All-Weather Thermal Regulation, Anti-Icing, and Droplet Energy Harvesting

材料科学 砂纸 能量收集 辐射传输 接触角 光电子学 复合材料 热的 工作(物理) 纳米颗粒 机械能 热阻 热能 过冷 纳米技术 热辐射 耐久性 辐射能 表面能 辐射冷却 摩擦电效应 纳米流体 能量(信号处理) 辐射 透射率 光学 纳米- 纳米材料 纳米制造 太阳能 复合数 反射(计算机编程) 光伏系统 表征(材料科学) 接触电阻
作者
Jianwu Wang,Yonghui Zhang,Yongxin Li,Xiaokai Li,Jiahao Zhang,Xin Liu,Jinlong Song,Jing Sun,Huanxi Zheng
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:18 (35): 48297-48307 被引量:1
标识
DOI:10.1021/acsami.6c14567
摘要

Conventional passive radiative coolers suffer from two fundamental limitations: overcooling in cold environments and drastically reduced efficiency under cloudy or rainy conditions. Here, we overcome these challenges by developing a multifunctional flexible superhydrophobic film (AFSF) that synergistically integrates radiative cooling, anti‑icing, and droplet‑based energy harvesting within a single, durable platform. Fabricated via template replication and layer-by-layer spin-coating, the film features a hierarchical micro-/nanostructured surface that endows exceptional superhydrophobicity (water contact angle of 158 ± 0.7°, sliding angle of 8 ± 0.3°) without the need for fluorination. By incorporating 5.88 wt % TiO2 nanoparticles into the intermediate layer, the film achieves a visible reflectance of approximately 70% and a substantial cooling of 14.88 °C relative to the control under simulated solar irradiation (1100 W·m-2). Unlike conventional radiative coolers that suffer from overcooling in cold environments, the AFSF markedly delays ice formation, with a freezing time of 242 s at -20 °C (3.97 times longer than that on bare aluminum) and remains ice‑free after 20 min of continuous supercooled droplet impact. Furthermore, the film functions as a triboelectric layer for raindrop energy harvesting, delivering stable electrical output for over 100 s under periodic droplet impingement at 1.8 Hz. The AFSF also exhibits robust mechanical durability (contact angle > 150° after 24 m sandpaper abrasion) and UV aging resistance (180 min at 15 mW·cm-2, equivalent to 6000 UVI). This work successfully reconciles the often conflicting optical, thermal, and mechanical demands in multifunctional systems and offers a versatile platform for all‑weather thermal regulation, self‑cleaning, anti‑icing, and decentralized microenergy harvesting in complex outdoor environments.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
鹰击长空完成签到,获得积分10
1秒前
天天快乐的应助被Libra采纳,获得10
1秒前
1秒前
2秒前
FLY完成签到,获得积分10
2秒前
晚风发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
3秒前
略略略爱完成签到,获得积分10
4秒前
幸运小猫发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
lan发布了新的文献求助10
5秒前
5秒前
zsq完成签到 ,获得积分10
6秒前
habibi发布了新的文献求助10
6秒前
7秒前
略略略爱发布了新的文献求助10
7秒前
7秒前
身为风帆发布了新的文献求助10
8秒前
传奇3的应助被cui采纳,获得10
8秒前
tang发布了新的文献求助10
8秒前
yejian发布了新的文献求助10
8秒前
Zeq发布了新的文献求助10
9秒前
9秒前
sikh的应助被Klenows采纳,获得10
9秒前
11秒前
11秒前
11秒前
12秒前
July关注了科研通微信公众号
12秒前
zila完成签到,获得积分10
12秒前
12秒前
平常山柏发布了新的文献求助50
12秒前
杨6239完成签到,获得积分10
12秒前
飞鸿影下完成签到,获得积分10
12秒前
12秒前
文艺香菱发布了新的文献求助10
12秒前
在水一方的应助被小星星采纳,获得10
13秒前
13秒前
123完成签到,获得积分10
13秒前
高分求助中
(应助此贴封号)通过应助OA文献获取积分 10000
Rosenblum, Global Change Biology 800
The Art of Interactive Teaching 600
Computational Chemical Reaction Engineering: Modeling, Simulation, and Design with MATLAB 600
Organizational Behavior 510
Management and the Arts 510
CLSI C56QG Examples of Hemolyzed, Icteric, and Lipemic/Turbid Samples Quick Guide 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 计算机科学 工程类 纳米技术 内科学 物理 有机化学 化学工程 生物化学 复合材料 光电子学 细胞生物学 心理学 量子力学 催化作用 物理化学 电极
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7800392
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9335175
关于积分的说明 20472422
捐赠科研通 7391909
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3326367
关于科研通互助平台的介绍 2473290
邀请新用户注册赠送积分活动 2344140