静电纺BST@TPU辐射制冷薄膜材料

日期：2024-05-18 21:04

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摘要：静电纺BST@TPU辐射制冷薄膜材料需要增透减反技术可以联系我们上海工厂18917106313 上海卷柔新技术光电有限公司是一家专业研发生产光学仪器及其零配件的高科技企业，公司2005年成立在上海闵行零号湾创业园区，专业的光电镀膜公司，技术背景依托中国科学院，卷柔产品主要涉及光学仪器及其零配件的研发和加工；光学透镜、反射镜、棱镜，平板显示，安防监控等光学镀膜产品的开发和生产，为全球客户提供上等的产品和服务。近日，哈尔滨工业大学的李垚教授、潘磊研究员等人提出了一种新型辐...

静电纺BST@TPU辐射制冷薄膜材料

需要增透减反技术可以联系我们上海工厂18917106313

上海卷柔新技术光电有限公司是一家专业研发生产光学仪器及其零配件的高科技企业，公司2005年成立在上海闵行零号湾创业园区，专业的光电镀膜公司，技术背景依托中国科学院，卷柔产品主要涉及光学仪器及其零配件的研发和加工；光学透镜、反射镜、棱镜，平板显示，安防监控等光学镀膜产品的开发和生产，为全球客户提供上等的产品和服务。

近日，哈尔滨工业大学的李垚教授、潘磊研究员等人提出了一种新型辐射制冷薄膜材料——BST@TPU膜，通过同轴静电纺丝将钛酸锶钡纳米棒（BST）和热塑性聚氨酯（TPU）结合在一起。BST纳米棒能够强效吸收紫外线，有效分散在TPU表面的紫外线辐射，避免了紫外线积累导致的持续损伤；同时，BST纳米棒的高折射率增加了可见光的散射，补偿了紫外线吸收所引起的反射率下降。因此，BST@TPU膜的整体反射率达到了97.2%，发射率为93.2%，净制冷功率为125.21W·m⁻¹。DFT计算进一步证明了BST纳米棒能够捕获TPU在紫外线老化过程中产生的自由基，从而有效防止了TPU的黄变反应。即使在经历了相当于144天户外暴露的加速紫外线老化测试，BST@TPU膜的反射率依然保持92.1%，将其户外使用寿命延长至TPU膜的 3 倍。该研究成果以“A Novel BST@TPU Membrane with Superior UV Durability for Highly Efficient Daytime Radiative Cooling”为题发表在《Advanced Functional Materials》上。

图1 BST@TPU辐射制冷薄膜的制备、结构以及性能示意图

同轴静电纺丝技术具有独立控制芯层和壳层的流变性能的特点，这使得BST纳米棒在纤维中的分散更加均匀，有助于增强光学和机械性能。通过SEM、TEM、XRD以及FT-IR等基础表征技术，成功证明了BST@TPU膜的制备。此外，BST纳米棒能够有效地将应力从柔软的TPU转移到刚性的BST纳米棒上，进而提高了膜的整体拉伸强度。与TPU膜相比，BST@TPU膜的杨氏模量从3.96MPa提高到了9.87MPa。这种增强主要归因于BST纳米棒沿着纤维轴的均匀排列，有助于有效地传递张力，从而提高了BST@TPU膜的韧性和耐久性。

图2.BST纳米棒与TPU复合膜的表征

薄膜的反射率曲线的变化证实了BST纳米棒在增强TPU紫外线耐久性中的关键作用。经过216h的强紫外线照射，BST@TPU膜的反射率保持在了92.1%，而TPU膜的反射率下降到84.2%。反射率的下降明显影响了薄膜的日间辐射制冷能力。在216小时的强紫外线老化辐照后，TPU膜的*大理论冷却功率为−0.42 W·m⁻²，基本丧失了制冷性能。而BST@TPU膜在相同的老化条件下保持了85.78 W·m⁻²的理论辐射冷却功率。此外，BST@TPU膜表现出了更优异的机械性能。BST纳米棒的加入有效地捕获了NH·自由基，阻断了TPU的自发老化反应并防止其发黄。此外，BST纳米棒还可以捕获TPU中由于紫外线诱导而产生的自由基，从而抑制自由基的传递，延缓TPU的老化过程。

图3. BST@TPU膜的紫外线耐久性研究

文章来源：高分子科学前沿

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