传统的冷却方式，如空调，消耗大量电力，导致全球变暖等环境问题。因此，开发高效环保的冷却技术至关重要。辐射冷却技术利用地球（300 K）和冷外层空间（2.7 K）之间的温差，将热量传递到冷外层空间，无需消耗能源。被动全天辐射冷却 (passively all-day radiative cooling, PARC) 薄膜需要材料具有大气窗口（8-13μm）中高的发射率，以及设计精确的结构来实现在太阳光谱范围（0.3-2.5μm）高的反射率。研究表明，无溶剂诱导相分离（NIPS）方法对制备聚合物膜中的多孔结构有效。该研究选择PVDF-HFP作为原材料，通过调节相分离程度优化了多孔结构，获得了PVDF-HFP膜，其太阳反射率和中红外发射率分别为97.7%和96.7%。户外测试表明，PVDF-HFP膜可实现约5.4°C的低于环境温度的凉爽温度，并在夜间可达约11.2 °C。此外，PVDF-HFP膜具有出色的耐久性，这归因于其超疏水性、耐水蒸汽渗透性和良好的机械性能。本文提出了一种调节聚合物-混合溶剂膜多孔结构的思路，可在大规模上实现全天辐射冷却。

　　PVDF-HFP薄膜采用NIPS工艺制备，形成层次分明的多孔结构。本文通过调节溶剂ACE和DMF的比例，制备出具有不同多孔结构的PVDF-HFP薄膜。经优化后的薄膜具有出色的性能，包括高太阳反射率（97.7%）和中红外发射率（96.7%），适用于绿色建筑冷却应用。

　　图 1. 具有分层多孔结构的PVDF-HFP薄膜的制备、形貌和光学性能。(a) PVDF-HFP薄膜的制作过程示意图。(b) NIPS过程说明。(c)通过刮涂和喷涂在建筑物上的PVDF-HFP膜示意图。(d) PVDF-HFP-5胶片照片。(e) 400 μm厚PVDF-HFP-5薄膜在太阳和中红外波长范围内的光谱反射率。

　　图 3. PVDF-HFP薄膜的光学性能。(a)模拟孔径为0.1 ~ 10 μm的PVDF-HFP在太阳波长范围内的散射系数。(b)不同DMF体积比下PVDF-HFP薄膜的太阳反射率和中红外发射率。(c) PVDF-HFP薄膜与其他报道的PVDF-HFP冷却器光学特性的比较。(d)具有分层多孔结构的PVDF-HFP薄膜在太阳辐照下的散射效应示意图。

　　图 4.PVDF-HFP薄膜的室外辐射制冷性能。(a)辐射冷却装置结构图。(b)室外冷却平台照片。(c)实验地点和天气资料。(d) 2023年5月22日至2023年5月23日在室外冷却平台连续记录37 h的温度、太阳辐照度和ΔT。(e)不同DMF体积比下PVDF-HFP膜的ΔT平均值。

　　图5. PVDF-HFP薄膜的实际应用及辐射冷却性能。(a)房屋模型照片(从左至右:pvdf - hfp覆膜，乳胶漆覆膜和原件)。(b)房屋模型在阳光直射下1小时的红外热像图。(c)汽车模型照片(从左至右:涂有PVDF-HFP薄膜、商用车服装、裸模型)。(d,e)晴空条件下房屋模型(d)和汽车模型(e)的实时温度。(f,g)阴天房屋模型(f)和汽车模型(g)的实时温度。

　　图6. PVDF-HFP薄膜的耐久性。(a) PVDF-HFP胶片照片。(b)不同DMF体积比下PVDF-HFP膜的水接触角测量。(c)在PVDF-HFP薄膜上显示不同液体(茶、牛奶、咖啡和苏打水)滴的照片。(d)不同DMF体积比下PVDF-HFP膜的透气性。(e) PVDF-HFP薄膜可以扭曲和折叠形成折纸蝴蝶。(f)不同DMF体积比下PVDF-HFP薄膜的力学性能。

　　本文通过在NIPS过程中调整好溶剂的类型和比例来优化PVDF−HFP膜的孔结构。DMF延迟了相分离过程，导致了分级孔结构的形成。当DMF的体积比为50%时，优化后的PVDF−HFP薄膜具有分级多孔结构，太阳反射率和中红外发射率分别为97.7%和96.7%，在平均太阳辐照度为945 W·m-2时平均降温5.4°C，夜间甚至达到11.2°C。杏彩体育注册此外，PVDF−HFP膜还表现出优异的疏水性杏彩体育注册、极低的水汽渗透性、出色的柔韧性、优异的机械性能和高耐久性。具有分级多孔结构的这种辐射冷却膜有望应用于节能建筑、空间冷却和其他未来应用领域。