国家能源局公布的2023年上半年社会用电量43076亿千瓦时，同比增长5%。其中，制冷用电量已占15%以上，这与碳排放达峰、碳中和的战略目标密切相关。因此，优先考虑被动冷却技术对于 2050 年实现净零排放至关重要。被动日间辐射冷却（PDRC）是一种零能耗替代冷却技术，既环保，又能在低于环境温度的情况下提供有效冷却。PDRC是通过有效反射0.3-2.5μm波段的太阳光，并通过大气透明窗口（8-13μm波长范围内）向2.7K寒冷的外太空发射强长波红外（LWIR）辐射来实现的。近年来，PDRC技术已广泛应用于辐射冷凝器、光电子学、个人热管理、电子散热、柔性涂层和建筑。多层光子结构、超材料、随机介质、气凝胶结构、水凝胶和多孔聚合物结构等方法已通过同时引入太阳辐照抑制和增强热红外发射，成功生产了 PDRC 器件和系统。然而，大多数冷却结构需要复杂或昂贵的技术来实施，这使得工业化具有挑战性。此外，机械性能（如弹性、韧性、杨氏模量）、长期耐久性、工作温度有限，尤其是自清洁性特别差，使得现有材料难以在实际应用中发展。因此，开发具有简单、高效、可扩展策略和冷却性能的长期自清洁PDRC材料仍然是可取的。

近日，天津工业大学黄庆林教授团队与上海工程技术大学陈凯凯副教授团队开发了一种简单、高效且可扩展的策略来制备超疏水聚四氟乙烯（PTFE）纳米纤维膜（SNM-PTFE），该膜具有出色的辐射冷却和自清洁性能，适用于各种实际应用。SNM-PTFE 的平均红外发射率为 95.8%，反射 95.4% 的太阳辐照度。在阳光直射下，它的低温冷却性能约为 14.4 ℃。此外，它还表现出优异的高于环境的冷却性能，在阳光下可降低约 9.5 ℃，表现出前所未有的散热和太阳隔热性能。SNM-PTFE的自清洁表面在户外条件下暴露一个月后仍保持良好的冷却性能。SNM-PTFE 在 PDRC 中展现出了巨大的前景，可以进一步扩展其在住宅、工业应用和人体热管理方面的应用。相关成果以“Self-cleaning PTFE nanofiber membrane for long-term passive daytime radiative cooling”为题，发表在《Chemical Engineering Journal》(期刊号：Chemical Engineering Journal 490 (2024) 151831 IF=15.1)上。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.151831

综上所述，自清洁PDRC SNM-PTFE的高性能已成功准备好在各种户外场景中长期使用。这种创新的 SNM-PTFE 增强了其隔热性，并在平均孔径约为 1.0 μm 的情况下表现出优异的 95.4% 太阳反射率和 95.8% 中红外发射率。室外实验结果表明，通过增加SNM-PTFE的厚度和掺入SiO2颗粒，可以显着增强SNM-PTFE的冷却性能。更重要的是，在自然天气下阳光直射下，平均低于环境温度下降约 14.4 ℃，高于环境温度下降约 9.5 ℃。此外，即使暴露在室外条件下整整一个月，SNMPTFE仍保持其卓越的冷却性能，展示了其出色的长期耐用性和自清洁性。其优异的综合性能使其成为住宅、工业应用和人体热管理高效冷却的有前途的候选材料，可显着减少碳排放和能源消耗。

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