A durable, breathable, and weather-adaptive coating driven by particle self-assembly for radiative cooling and energy harvesting

材料科学 辐射冷却 涂层 超疏水涂料 多孔性 纳米技术 光电子学 复合材料 气象学 物理
作者
Jinhao Xu,Fei Liang,Zhaokun Wang,Xujiang Chao,Yuheng Gu,Ning Li,Haiqing 海庆 LIU 刘,Jun Wan,Xiaohui Zhang,Bing Li,Dongliang Zhao,Dahua Shou
出处
期刊:Nano Energy [Elsevier BV]
卷期号:124: 109489-109489 被引量:46
标识
DOI:10.1016/j.nanoen.2024.109489
摘要

The imperative to attain net-zero emissions emphasizes energy conservation. Radiative cooling stands out as a compelling technology in this pursuit for its self-sufficiency and cost-effectiveness. However, the radiative cooling faces the challenge in varied weather, including high ultraviolet (UV), cloudy and rainy days, primarily due to instability of radiative cooling materials and mono-energy conservation mechanism. To address this, a durable, breathable, and weather-adaptive coating (porous PTFE coating) is developed through assembling polyfluortetraethylene (PTFE) nanoparticles enabled by the differential interaction in a binary-solvent system. The porous PTFE coating exhibits high solar reflectivity (94%) and thermal emissivity (93%), which results from the precisely tunable assembly of PTFE nanoparticles, forming a desired porous morphology. This serves as effective scattering, achieving a sub-ambient cooling effect of approximately 5 ℃ at midday. With an outstanding UV protection factor (UPF) of 179.15, the porous PTFE coating sustained stability after 40 days exposure to solar radiation. Leveraging the porous PTFE coating's exceptional negative triboelectric effect, an engineered high-performance droplet electricity nanogenerator (DEG) achieves a notable power density of 153.8 mW/m2, revealing significant potential for raindrop energy harvesting on rainy days. The versatile porous PTFE coating, with its exceptional weather adaptation and UV stability, holds promise for diverse applications, advancing sustainable and efficient energy solutions with reliability in varying conditions.
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