被动日间辐射冷却(PDRC) 技术因其无需能耗即可实现亚环境降温,正成为个人热管理领域的研究热点。然而,传统PDRC织物为了高效反射太阳光,往往呈现白色或浅色,难以满足纺织市场对色彩多样性的需求。这一问题长期限制了其在时尚、家纺等设计敏感领域的推广。

基于光致发光(photoluminescence, PL)的美学复合材料(PLAC),成功在保持优异冷却性能的同时,实现了绿、黄、红三种鲜艳色彩。

颜色与冷却的“矛盾”如何破解?
颜色与冷却的“矛盾”如何破解?

传统化学染料通过吸收特定波长的可见光来呈现颜色,但这一过程会将非贡献光转化为热量,显著削弱织物的冷却能力。结构色虽可避免吸热,却常伴随角度依赖性和饱和度不足的问题。

PL材料则走了一条不同的路径:它们主要吸收高能量的紫外–蓝紫光子,通过斯托克斯位移(Stokes shift)将其转换为低能量的可见光重新发射。这一过程将吸收的能量以荧光形式释放,而非转化为热,从而在呈现色彩的同时,最大限度减少热负荷。

理论上,PL基PDRC材料的净冷却功率可达133 W/m²,远高于传统染料基材料的93 W/m²

PLAC的结构与性能

研究团队将三种稀土掺杂荧光粉(绿、黄、红)与SiO₂纳米颗粒一起嵌入高透光性的PDMS基质中,并置于高反射PDRC基底之上。其中,SiO₂纳米颗粒通过瑞利散射增强短波光子的捕获效率,同时提升中红外发射率。

户外测试显示,在660–750 W/m²的强太阳辐照下,PLAC涂层实现了2.2°C–3.7°C的亚环境降温。此外,该织物还具备良好的防水性、透气性和柔韧性,显示出实际穿戴应用的潜力。

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