Radiative cooling and indoor light management enabled by a transparent and self-cleaning polymer-based metamaterial

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作者
Gan Huang,Ashok R. Yengannagari,Kishin Matsumori,P. K. Patel,Anurag Datla,Karina Trindade,Enkhlen Amarsanaa,Tonghan Zhao,Uwe Köhler,Dmitry Busko,Bryce S. Richards
出处
期刊:Nature Communications [Springer Nature]
卷期号:15 (1)
标识
DOI:10.1038/s41467-024-48150-2
摘要

Abstract Transparent roofs and walls offer a compelling solution for harnessing natural light. However, traditional glass roofs and walls face challenges such as glare, privacy concerns, and overheating issues. In this study, we present a polymer-based micro-photonic multi-functional metamaterial. The metamaterial diffuses 73% of incident sunlight, creating a more comfortable and private indoor environment. The visible spectral transmittance of the metamaterial (95%) surpasses that of traditional glass (91%). Furthermore, the metamaterial is estimated to enhance photosynthesis efficiency by ~9% compared to glass roofs. With a high emissivity (~0.98) close to that of a mid-infrared black body, the metamaterial is estimated to have a cooling capacity of ~97 W/m 2 at ambient temperature. The metamaterial was about 6 °C cooler than the ambient temperature in humid Karlsruhe. The metamaterial exhibits superhydrophobic performance with a contact angle of 152°, significantly higher than that of glass (26°), thus potentially having excellent self-cleaning properties.
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