研究目的
通过降低太阳能吸收并改善发射器的隔热性能,研究聚乙烯气凝胶(PEA)在高性能低于环境温度辐射冷却中的应用。
研究成果
聚乙烯气凝胶(PEA)作为辐射冷却发射器光学选择性隔热覆盖层的发展,显著提升了冷却性能——包括白天环境温度下96瓦/平方米的冷却功率,以及实现比环境温度低13°C的被动冷却。该方法通过减少太阳吸收和寄生热增益,解决了先前辐射冷却技术的关键局限,为更简单、更具成本效益的冷却方案提供了可能。
研究不足
该研究的发现仅适用于实验开展时的特定条件,包括大气条件和太阳辐照水平。对于大规模应用中PEA制备的可扩展性和成本效益问题,尚未进行充分探究。
1:实验设计与方法选择:
本研究涉及聚乙烯气凝胶(PEA)光学与热学特性的开发与表征。建立理论模型以预测不同条件下耦合PEA的发射体冷却性能。
2:样本选择与数据来源:
使用定制化制备的PEA样本,其光学特性通过分光光度法和傅里叶变换红外光谱法测定。
3:实验设备与材料清单:
设备包括分光光度计、傅里叶变换红外光谱仪、热导率测试装置及气象测量仪器;材料包含聚乙烯气凝胶、选择性发射体及多种测量探头。
4:实验流程与操作步骤:
采用热致相分离法制备PEA,通过防护热板法测量其热导率,测定光学特性以获取太阳反射率与红外透过率,并通过直接日照下的稳态温度与冷却功率测量评估冷却性能。
5:数据分析方法:
结合传导与辐射传热的理论模型预测冷却性能,将实验数据与模型预测值对比以验证方法有效性。
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spectrophotometer
Cary 4000
Agilent
Measuring optical transmittance and reflectance of materials.
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polyethylene aerogel
PEA
Solar-reflecting, infrared-transparent, and thermally insulating material for radiative cooling.
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Fourier transform infrared spectrometer
Measuring infrared transmittance and reflectance of materials.
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thermal conductivity setup
Measuring thermal conductivity of materials.
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Kipp & Zonen
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