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Intelligent regulation of VO2-PDMS-driven radiative cooling
Applied Physics Letters ( IF 3.5 ) Pub Date : 2022-04-28 , DOI: 10.1063/5.0089353
Yang Liu 1 , Yanpei Tian 1 , Xiaojie Liu 1 , Fangqi Chen 1 , Andrew Caratenuto 1 , Yi Zheng 1
Affiliation  

Passive radiative cooling, radiating energy from objects to the outer space through the Earth's atmospheric window, offers promising solutions for passive building cooling and renewable energy harvesting. However, static passive radiative cooling systems with a fixed thermal emissivity cannot automatically regulate emission in response to varying ambient temperature. Here, we propose an intelligent cooling system composed of nanoporous polyethylene, which acts as a solar reflector and a nanograting radiative cooler using the phase-transition material vanadium dioxide (VO2) and polydimethylsiloxane (PDMS). The top reflector enables the cooling system to reflect solar irradiation during the daytime, and the bottom cooler plays the role of switching radiative cooling in the spectrum band (8 μm < λ < 13 μm) due to the phase transition characteristic of VO2, contributing to the temperature of radiative cooler near a critical temperature. Meanwhile, continuous stretching of the material can achieve dynamic radiative cooling via deformation of the elastic PDMS substrate to realize different desired cooling temperatures. The proposed VO2-PDMS-driven radiative cooling system can not only intelligently switch between “on” and “off” radiative cooling modes but also adjust thermal comfort in its on mode in response to changes in the ambient temperature. This work has a great potential to be applied in the intelligent temperature regulation of buildings, vehicles, and utilities.

中文翻译:

VO2-PDMS驱动的辐射冷却的智能调节

被动辐射冷却,通过地球的大气窗口将能量从物体辐射到外层空间,为被动建筑冷却和可再生能源收集提供了有前途的解决方案。然而,具有固定热发射率的静态被动辐射冷却系统不能自动调节发射以响应变化的环境温度。在这里,我们提出了一种由纳米多孔聚乙烯组成的智能冷却系统,该系统使用相变材料二氧化钒 (VO2) 和聚二甲基硅氧烷 (PDMS) 作为太阳能反射器和纳米光栅辐射冷却器。顶部反射器使制冷系统能够在白天反射太阳辐射,底部冷却器在光谱波段(8 μm < λ < 10 μm 13 μm)由于VO2的相变特性,导致辐射冷却器的温度接近临界温度。同时,材料的连续拉伸可以通过弹性PDMS基板的变形实现动态辐射冷却,以实现不同的冷却温度。所提出的 VO2-PDMS 驱动的辐射冷却系统不仅可以在“开”和“关”辐射冷却模式之间智能切换,而且可以根据环境温度的变化在其开启模式下调整热舒适度。这项工作在建筑物、车辆和公用事业的智能温度调节方面具有巨大的应用潜力。材料的连续拉伸可以通过弹性PDMS基板的变形实现动态辐射冷却,以实现不同的所需冷却温度。所提出的 VO2-PDMS 驱动的辐射冷却系统不仅可以在“开”和“关”辐射冷却模式之间智能切换,而且可以根据环境温度的变化在其开启模式下调整热舒适度。这项工作在建筑物、车辆和公用事业的智能温度调节方面具有巨大的应用潜力。材料的连续拉伸可以通过弹性PDMS基板的变形实现动态辐射冷却,以实现不同的所需冷却温度。所提出的 VO2-PDMS 驱动的辐射冷却系统不仅可以在“开”和“关”辐射冷却模式之间智能切换,而且可以根据环境温度的变化在其开启模式下调整热舒适度。这项工作在建筑物、车辆和公用事业的智能温度调节方面具有巨大的应用潜力。所提出的 VO2-PDMS 驱动的辐射冷却系统不仅可以在“开”和“关”辐射冷却模式之间智能切换,而且可以根据环境温度的变化在其开启模式下调整热舒适度。这项工作在建筑物、车辆和公用事业的智能温度调节方面具有巨大的应用潜力。所提出的 VO2-PDMS 驱动的辐射冷却系统不仅可以在“开”和“关”辐射冷却模式之间智能切换,而且可以根据环境温度的变化在其开启模式下调整热舒适度。这项工作在建筑物、车辆和公用事业的智能温度调节方面具有巨大的应用潜力。
更新日期:2022-04-28
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