Cellulose Metamaterials with Hetero‐Profiled Topology via Structure Rearrangement During Ball Milling for Daytime Radiative Cooling

材料科学 超材料 白天 纤维素 球磨机 辐射冷却 辐射传输 拓扑(电路) 球(数学) 化学工程 光电子学 复合材料 光学 天体物理学 几何学 大气科学 电气工程 物理 工程类 数学
作者
Chenyang Cai,Xiaodan Wu,Fulin Cheng,Chunxiang Ding,Zechang Wei,Xuan Wang,Yu Fu
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:34 (40) 被引量:54
标识
DOI:10.1002/adfm.202405903
摘要

Abstract Passive radiative cooling is a zero‐energy consumption approach, which can dissipate heat to outer space by emitting infrared radiation through the transparency window. Traditional cooling materials, such as photonic films, metafabrics, and polymer foams, still suffer from complex preparation processes and high costs. In this work, it is reported that natural cellulose can be converted into a “green” optical metamaterial by rational structure reconfiguration at the micro/nano level via scalable ball milling technology for efficient daytime radiative cooling. Specifically, fine‐tuning the shearing kinetics in the mechanochemistry process, cellulosic optical metamaterial (COM) with ≈98% solar reflectivity and ≈0.97 infrared emissivity has been successfully achieved, which can break through the theoretical value of photonic crystals as well as the conventional synthetic optical materials. The COMSOL simulation reveals that the excellent optical properties of the cellulose metamaterial are explained by the “confined scattering” effect caused by the rearranged heterostructure at the micro/nano level. Outdoor tests demonstrat that the COM‐based coating exhibits a daytime radiative cooling efficiency of 5.7 °C in hot Nanjing. Meanwhile, the COM can be produced into different scattering materials via spray coating, freeze casting, and solution casting technology. This study will facilitate the development of scalable and sustainable optical metamaterials for mitigating energy consumption.
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