Bioinspired Multilayer Structures for Energy-Free Passive Heating and Thermal Regulation in Cold Environments

材料科学 气凝胶 消散 热的 玻璃 被动式太阳能建筑设计 被动冷却 复合材料 光电子学 环境科学 气象学 热力学 物理
作者
Jing Wang,Jing Wang,Xiameng Shan,Peiying Hu,Chengjiao Zhang,Dengsen Yuan,Xueyan Hu,Jin Wang,Jin Wang
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:14 (41): 46569-46580 被引量:42
标识
DOI:10.1021/acsami.2c12610
摘要

Passive thermal regulation has attracted increasing interest owing to its zero-energy consumption capacity, which is expected to alleviate current crises in fossil energy and global warming. In this study, a biomimetic multilayer structure (BMS) comprising a silica aerogel, a photothermal conversion material (PTCM), and a phase change material (PCM) layer is designed inspired by the physiological skin structure of polar bears for passive heating with desirable temperature and endurance. The transparent silica aerogel functions as transparent hairs and allows solar entry and prevents heat dissipation; the PTCM, a glass plate coated with black paint, acts as the black skin to convert the incident sunlight into heat; and the PCM composed of n-octadecane microcapsules stores the heat, regulating temperature and increasing endurance. Impressively, outdoor and simulated experiments indicate efficient passive heating (increment of 60 °C) of the BMS in cold environments, and endurance of 157 and 92 min is achieved compared to a single aerogel and PTCM layer, respectively. The uses of the BMS for passive heating of model houses in winter show an increase of 12.1 °C. COMSOL simulation of the BMSs in high latitudes indicates robust heating and endurance performance in a -20 °C weather. The BMS developed in this study exhibits a smart thermal regulation behavior and paves the way for passive heating in remote areas where electricity and fossil energy are unavailable in cold seasons.
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
斯文败类应助108采纳,获得10
2秒前
2秒前
2秒前
4秒前
5秒前
6秒前
sunny发布了新的文献求助10
7秒前
8秒前
阔达的琦发布了新的文献求助10
9秒前
桐桐应助姬文博采纳,获得10
9秒前
学术牛马完成签到,获得积分10
10秒前
绿海龟发布了新的文献求助10
10秒前
11秒前
所所应助3G就是牛采纳,获得10
11秒前
章鱼哥完成签到,获得积分20
12秒前
隐形的翅膀完成签到,获得积分10
14秒前
香蕉觅云应助诚心的洪纲采纳,获得30
16秒前
落寞青文发布了新的文献求助10
16秒前
gyzsy完成签到,获得积分10
16秒前
17秒前
17秒前
19秒前
sjy应助吴金玲采纳,获得10
20秒前
21秒前
21秒前
在水一方应助gyzsy采纳,获得10
21秒前
wik发布了新的文献求助10
22秒前
大观天下发布了新的文献求助10
22秒前
科研完成签到,获得积分10
22秒前
电池小白完成签到,获得积分10
23秒前
24秒前
哇_你梦里啊完成签到 ,获得积分10
24秒前
25秒前
JamesPei应助zzzz采纳,获得10
25秒前
夏柒发布了新的文献求助10
25秒前
26秒前
酷波er应助ww采纳,获得10
26秒前
章鱼哥关注了科研通微信公众号
28秒前
sunny完成签到,获得积分10
28秒前
可爱的函函应助秋夏采纳,获得10
30秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
模型平均及其应用 900
Nondestructive Testing Handbook: Vol. 4, Thermal and Infrared Testing (IR), 4th ed 800
作者名:Kristopher P. Plain,悉尼大学的,目前只能查到其四篇论文,想找到其博士论文 590
Évora na Idade Média 555
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
Structural Analysis 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7352738
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8963831
关于积分的说明 19043439
捐赠科研通 7001684
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3221563
关于科研通互助平台的介绍 2385980
邀请新用户注册赠送积分活动 2202052