DOI: 10.1021/acsapm.1c01907

被动式日间辐射冷却技术可以在不消耗任何能源的情况下使物体冷却。尽管已经取得了一些进展，但制造用于长期冷却的低成本、抗污染且耐风化的辐射冷却器仍然存在挑战性。在此，研究者通过简便、廉价且可扩展的静电纺丝和电喷雾方法制备出一种薄膜形式的超疏水柔性冷却散热器（SFCR）。SFCR薄膜由粘附有大量SiO2纳米颗粒微聚集体的聚（偏氟乙烯-六氟丙烯）纤维框架组成。SFCR薄膜表现出98.5%的较强太阳反射率和95%以上的平均发射率，优异的超疏水性和润湿性，静态水接触角为156°，滑动角为2.2°。与日光下薄膜周围的空气相比，其平均温度降低11.6℃。重要的是，SFCR薄膜的自清洁效果有力地保护了其表面免受室外污染，有利于可持续冷却。这种集辐射冷却和自清洁特性于一体的SFCR薄膜有望实现规模化生产，可用于建筑物、车辆和其他地面物体。

图1.普通P（VDF-HFP）薄膜（左）和SFCR薄膜（右）作为辐射冷却器的工作原理。

图2.（a）通过静电纺丝和电喷雾法制备SFCR薄膜的工艺示意图。（b）P（VDF-HFP）薄膜的SEM图像。b部分的插图为薄膜的CA值。（c）SFCR薄膜的SEM图像。c部分的插图为SFCR薄膜的CA值。（d）c部分的宏观视图。（e）薄膜中SFCR纤维的直径分布。（f）对应于d部分的C、F、O和Si的能量色散谱图。

图3.SFCR薄膜的润湿状态和光学特性。（a）自支撑SFCR薄膜的照片。（b）将SFCR薄膜浸入水中。（c）水射流从50mm的高度浇注在SFCR薄膜上。（d）730μm厚的SFCR薄膜（红色曲线）在0.25-25μm范围内的光学反射率。黄色和蓝色阴影部分分别为AM 1.5G太阳光谱和大气透明窗光谱。（e）辐射薄膜的红外图像，薄膜上的凹陷铝箔作为参考（暗区）。

图4.SFCR薄膜的辐射冷却性能。（a）建筑物混凝土地板上冷却装置的照片。（b）冷却装置的模型图。（c）PE屏蔽空气（黑色曲线）和SFCR薄膜（红色曲线）的实时温度记录。（d）PE屏蔽空气和SFCR薄膜之间的实时温差，以及相应的太阳辐射强度。

图5.1000W/m2太阳能功率密度下的室内制冷模拟实验，灯在40分钟后关闭。（a）使用氙灯的实验模拟装置的照片（顶部）和冷却实验装置的示意图（底部）。（b）PE屏蔽空气（蓝色）和SFCR薄膜（粉色）的真实温度记录。

图6.SFCR薄膜的其他特性和潜在应用。（a）能够承受一根钢棒（约0.79kg）的薄膜（150μm厚）的数码照片。（b）证明薄膜在可穿戴设备中的潜在应用。（c）SFCR混合薄膜制成的伞的照片，适合用于晴天和雨天。（d）三个房屋模型的照片，其中一个裸露，另外两个分别经市售材料和SFCR薄膜覆盖。（e）d部分的红外图像。（f）三个房屋模型的真实温度。

图7.具有超疏水性和冷却能力的SFCR薄膜的稳定性。（a）P（VDF-HFP）薄膜和（b）SFCR薄膜上的浑浊液滴的照片。（c）SFCR薄膜（污染前后）和P（VDF-HFP）薄膜（污染前后）与PE屏蔽空气的温度值比较。（d）样品的温差ΔT。

图8.SFCR薄膜的耐久性和化学稳定性。（a）SFCR薄膜浸入各种pH溶液后的CA和SA值。（b）SFCR薄膜在紫外灯照射下的CA和SA值。（c）经酸溶液（pH=1）和碱溶液（pH=13）处理以及紫外线辐射后，薄膜与PE屏蔽空气的实际温度比较。（d）处理过的薄膜的温度差异。