通过微晶纤维素/SiO2光子结构协同增强聚二甲基硅氧烷的光学和机械性能，实现高效柔性辐射冷却

《Journal of Polymer Science》：Synergistic Enhancement of Optical and Mechanical Properties in Polydimethylsiloxane via Microcrystalline Cellulose/SiO2 Photonic Structure for High-Efficiency Flexible Radiative Cooling

被动辐射冷却技术通过MCC/SiO?复合粒子的一锅球磨法制备柔性复合薄膜，实现光学性能（太阳能反射率94.58%，中红外发射率95.22%）与机械性能（强度提升1.6 MPa，韧性达1.02 MJ/cm3）的协同优化，户外实测显示日间平均降温8°C。

　　

摘要

被动辐射冷却作为一种零能耗、环保的制冷技术，在缓解全球变暖及相关领域具有重要的应用潜力。然而，一个关键瓶颈始终存在：其光学冷却性能与机械强度之间存在固有的权衡，这严重限制了其实际应用。本文提出了一种一步法球磨工艺，该工艺能够同时细化、混合并化学熔合微晶纤维素（MCC）和二氧化硅（SiO₂），制备出层次结构的MCC/SiO₂混合颗粒。这些经过改性的填料随后被无缝整合到聚二甲基硅氧烷（PDMS）基体中，最终形成一种柔性、机械强度高且辐射冷却效率高的MCC/SiO₂/PDMS薄膜，从而协同提升了材料的光学和机械性能。优化后的薄膜具有94.58%的太阳反射率和95.22%的长波红外发射率。值得注意的是，该材料打破了传统的性能权衡：MCC/SiO₂的加入使PDMS的机械强度和韧性分别提高了1.6 MPa和1.02 MJ·cm^-3。户外测试表明，在直射阳光下，该薄膜的平均冷却效果可达到比环境温度低8°C。这项工作为通过混合填料的微观结构工程设计可持续的高性能材料提供了新的范例。

图形摘要

一种高效的一步法机械熔合工艺制备出了均匀分散在PDMS中的层次结构微晶纤维素/二氧化硅光子单元，形成了兼具光学和机械优势的柔性复合材料。该薄膜的太阳反射率为94.58%，中红外发射率为95.22%，同时机械强度提高了1.6 MPa，韧性达到了1.02 MJ·m^-3。多尺度Mie散射和界面能量耗散使得该材料在白天能够实现约8°C的降温效果，且这一工艺具有可扩展性。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。

数据可用性声明

支持本研究结果的数据可向相应作者提出合理请求后获得。