Bioinspired Hierarchical Radiative‐Phase Change Hybrid Cooling Composite with Record‐Breaking Cooling Power

材料科学 辐射冷却 潜热 被动冷却 发射率 相变材料 可再生能源 辐射传输 复合数 核工程 主动冷却 强化传热 复合材料 传热 集中太阳能 能量平衡 太阳能 水冷 高效能源利用 工作(物理) 自由冷却 光电子学 相(物质) 温室气体 工艺工程 涂层 能源消耗 功率(物理) 碳纤维 机械工程 混合材料 热交换器 猝灭(荧光) 相变
作者
Xinpeng Hu,Bingqing Quan,Zongqian Shi,Xiangyu Zhao,Gangchen Lu,Yang Ding,Jian‐Cheng Lai,Jinping Qu,Y. Peng,Xiang Lu
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:38 (5): e10988-e10988 被引量:37
标识
DOI:10.1002/adma.202510988
摘要

Passive daytime radiative cooling (PDRC) offers a sustainable route to reducing cooling energy consumption and greenhouse gas emissions. However, conventional PDRC materials exhibit limited cooling power (<150 W m-2), insufficient for growing cooling demands. While integrating phase change materials enhances cooling capacity, to balance radiative cooling, latent heat, and heat transfer performances remains challenging due to their conflicting requirements. Inspired by the light scattering mechanism of nacre-pearl systems, hierarchically microstructured radiative-phase change hybrid cooling (RPHC) composites with a homogeneous morphology are developed via a water pre-removal strategy. The composite combines a multilayered microfibrillated cellulose (MFC) matrix with core-shell phase change capsules (PCCs), achieving solar reflectivity of 0.969 and mid-infrared emissivity of 0.958. Efficient PCC integration provides a high latent heat of 132.1 J g-1. This nacre-pearl-inspired design enables a record-high PRHC power of 226 W m-2 and an average temperature reduction of 10.1 °C below ambient. Applied to building envelopes, the MFC/PCC composite reduces cooling energy use by up to 4.4%, potentially cutting global CO2 emissions by 1.22 billion metric tons annually. Overall, this work provides innovative energy-saving materials for energy savings and carbon neutrality.
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