中国粉体网讯 近日，香港城市大学曹之胤研究员、香港理工大学王钻开教授合作开发了一款新型陶瓷形式的被动辐射制冷材料（简称：制冷陶瓷），该项研发深度挖掘了被动辐射制冷技术在实际应用上的潜能，将辐射制冷技术从学术研究真正推向规模化的实际应用。
白色制冷陶瓷及有色制冷陶瓷
被动辐射制冷技术，作为一项绿色环保、零耗能的制冷技术，是近年来备受关注的新兴技术。其应用领域广泛，覆盖了从户外设施到建筑楼宇等多个领域，并具有广阔的应用前景。然而，辐射制冷材料的研发难以同时兼顾制冷效率和实用性，这也是研究人员一直想要攻克的的技术难点。
为了更高效地利用辐射制冷技术降低制冷能耗，提高材料的太阳光反射是研发重点。辐射制冷效果好坏取决于材料表面的两个光学性能：首先是太阳光波段的反射率，这决定了辐射制冷材料阻绝太阳光热吸收的能力。再者是中红外波段的辐射率，这决定了辐射制冷材料透过大气层向外太空的辐射散热能力。
该团队从一种超白昆虫得到灵感，利用散射理论模型，进一步优化了多级多孔结构，使其在全太阳光波段上高效地散射光线。通过相变和高温烧结的工艺方法，成功制备出有优化多级多孔结构的氧化铝陶瓷材料，即制冷陶瓷。
使用氧化铝制备冷陶瓷的优势在于：首先，氧化铝的带隙超过太阳光中最高能量光子，即紫外光，制冷陶瓷可将太阳光的吸收控制在最低限度；其次，折射率使太阳光在多级多孔结构中更有效地发生散射。在双重因素作用下，制冷陶瓷表现出的99.6%的太阳光反射率，突破当前辐射制冷领域记录，且具备96.5%的高中红外辐射率。在光学性能上，制冷陶瓷已经走在辐射制冷领域前沿。
为验证制冷陶瓷降低能耗的潜力，研究团队在香港地区将制冷陶瓷铺设在建筑模型的屋顶上，不开空调的情况下，铺设制冷陶瓷的建筑模型室内温度最高降幅可达2.5摄氏度。而在开空调的情况下，铺设制冷陶瓷的建筑模型的空调耗能更是减少达20%以上 。
制冷陶瓷除了在制冷方面表现优异，其还具有多样的功能性：
1）强大的机械性能。得利于氧化铝本身的稳定性，制冷陶瓷能够承受超过1000摄氏度的高温，并具备满足建筑外墙应用标准的机械强度。
2）超疏水性。制冷陶瓷能够维持超疏水性，这赋予了制冷陶瓷材料防水，防附着的自清洁能力。
3）耐用性强。全无机材料制成的制冷陶瓷解决了在含有有机聚合物的辐射制冷材料上难以避免的紫外老化问题，意味着制冷陶瓷更耐用。
最后，研究团队基于白色的制冷陶瓷，还研制了不同颜色的制冷陶瓷，进一步拓展了应用的受众和场景。相比市面上普通的有色瓷砖，有色制冷陶瓷能够在呈现相同颜色的情况下达到更高的近红外反射率，从而显著降低太阳照射下所产生的热负荷。
来源：纳米人、创冷科技 i2Cool
（中国粉体网编辑整理/空青）
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