Elephant‐Skin‐Inspired Porous Cementitious Tiles with Programmable Crack Networks for Passive Cooling

材料科学 复合材料 多孔性 蒸发 胶凝的 开裂 瓦片 蒸发冷却器 水冷 透水混凝土 超短脉冲 被动冷却 压力(语言学) 毛细管作用 包层(金属加工) 辐射冷却 水箱 水蒸气 制作 六方晶系 红外线的 硬化(计算) 泄漏(经济) 圈地 水泥 多孔介质
作者
Qingya Huang,Kun-Hao Yu,Ji Yoon Bae,Yunchan Lee,D Aviv,Shu Yang
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:: e23133-e23133
标识
DOI:10.1002/adma.202523133
摘要

Passive evaporation of water reduces a building's cooling energy demand. However, water is often wasted due to rebound, uneven spreading, and rapid drainage. Here, we present an elephant-skin-inspired crack network architecture in porous diatomaceous earth (DE)-cement composites to capture, route, and store water with minimal runoff. DE's micro/nanoporosity enables ultrafast (sub-50 ms) water imbibition, while crack networks act as capillary conduits that redistribute water across and up inclined surfaces. Substrate-guided stress concentration converts drying-induced stochastic fractures into deterministic crack lattices that route and retain water on inclined surfaces, enabling geometry-tunable, water-efficient evaporative cooling. Tiles of hexagonal lattices with intermediate crack density maximize lateral redistribution and delay drainage. Infrared imaging reveals edge-dominated evaporation, sustaining prolonged cooling. In a mockup home model covered with DE-cement tiles, under repeated water dosing and IR heating, the temperature beneath the DE-cement tiles is maintained at ∼32°C vs ∼42°C and ∼52°C for cracked and non-cracked commercial stucco, respectively. The study offers a simple, scalable route for passive cooling.
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