Bio-based and fireproof radiative cooling aerogel film: Achieving higher sustainability and safety

气凝胶 辐射冷却 材料科学 燃烧性 复合数 辐射传输 低发射率 环境友好型 发射率 环境科学 涂层 复合材料 化学 气象学 燃烧 物理 光学 生态学 生物 有机化学
作者
Wei Cai,Bicheng Lin,Liangyuan Qi,Tianyang Cui,Zhaoxin Li,Junling Wang,Sicheng Li,Cheng‐Fei Cao,Mohammad Ziaur Rahman,Xin Hu,Rujun Yu,Shuo Shi,Weiyi Xing,Yuan Hu,Jixin Zhu,Bin Fei
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier BV]
卷期号:488: 150784-150784 被引量:72
标识
DOI:10.1016/j.cej.2024.150784
摘要

Even though significant advantages in the energy-free regulation of temperature are presented, the practical applications of radiative cooling materials in buildings and human surfaces still involve many safety issues, especially for fire hazards of polymer-based materials. Meanwhile, renewable and environmentally friendly materials are urgently needed to develop suitable radiative cooling materials with no adverse environmental impact. Herein, a chitosan-derived composite aerogel film with high solar reflection provided by the addition of melamine-phytic acid (MA/PA) hybrids is designed and prepared, presenting radiative cooling and fireproof performances. The instinct deep-yellow color of chitosan (CS) is successfully shielded by high-reflective MA/PA hybrids, while IR emissivity of up to 90.4 % and solar reflectivity of ∼ 89.3 % are achieved. In outdoor environments, this composite aerogel shows sub-ambient temperature drops of ∼ 4.3 °C and ∼ 3.1 °C in cloudless and cloudy weather, presenting a robust cooling effect. In addition, CS-MA/PA composite aerogel film with 3 mm thickness can isolate the fire of ∼ 500 °C, showing superior fire safety attributed to the synergistic flame retardant effects among chitosan, phytic acid, and melamine, which suppress the initial growth of fire and promote the rapid formation of protective char layer. This work provides a bio-based, fire-safe, and radiative cooling material to decrease the energy consumption of temperature regulation with a more environmentally friendly and safer approach, further promoting the practical application of radiative cooling materials.
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