? 研究核心
改性水泥结构作为稳定的被动冷却涂料
? 摘要
将辐射与蒸发冷却技术相结合有望增强被动冷却效果，但耐用的自修复集成冷却涂料仍处于研发不足状态。我们设计出一种具有先进热光学特性和传质性能的改性水泥基结构，在提升冷却效能的同时确保了耐久性、机械强度及广泛附着力。该涂料可实现88%-92%的太阳反射率（取决于润湿状态）、95%大气窗口发射率、约30%的保水率和自补充特性，即使在湿润状态下也能保持稳定的光学性能。在新加坡热带地区的实地测试中，其冷却性能显著优于商用白色涂料。中试规模示范验证了不同天气条件下稳定的节电效果，并得到理论模型的支持。通过利用可持续水分蒸发与热辐射机制，该涂料为缓解城市热岛效应提供了实用且长效的解决方案。
? 创新点
开发出一种水泥基复合冷却涂料，通过纳米粒子修饰的C-S-H多孔网络设计，实现了高太阳光反射率、水合/脱水状态转换时的最小光学变化及高热发射率。试点演示表明该涂料具有突破性的冷却性能。
硫酸钡纳米颗粒提供米氏散射，通过阻止C-S-H与水直接接触维持了强散射。同时，和水形成弱氢键，减少自由水含量，提升力学性能。为解决收缩问题，掺入约2 wt%的PVA和LiCl，形成更强的氢键网络和吸湿效应以保持水分，最大限度减少塑性收缩。
? 合成
CCP前驱体包含水泥、BaSO4、10wt% PVA、LiCl和去离子水，其配比为10g:10-30g:15mL:0.5g:5mL。
CCP样品命名规则依据BaSO4添加量，例如添加30g BaSO4的样品称为CCP-30。制备前，将0.5g氯化锂溶于5mL去离子水中（室温）以避免团聚效应。再将15mL PVA溶液加入LiCl溶液中，搅拌30分钟形成均质液体混合物，称为溶液A。
将水泥粉末与BaSO4在250mL烧杯中均匀干混以破碎储存过程中形成的团块。随后将溶液A缓慢倒入混合粉末中，持续搅拌1小时。通过添加无机颜料颗粒可制得彩色CCP-30样品。
?标题
Passive cooling paint enabled by rational design of thermal-optical and mass transfer properties
#科研 #sci #水泥 #涂料
改性水泥结构作为稳定的被动冷却涂料
? 摘要
将辐射与蒸发冷却技术相结合有望增强被动冷却效果，但耐用的自修复集成冷却涂料仍处于研发不足状态。我们设计出一种具有先进热光学特性和传质性能的改性水泥基结构，在提升冷却效能的同时确保了耐久性、机械强度及广泛附着力。该涂料可实现88%-92%的太阳反射率（取决于润湿状态）、95%大气窗口发射率、约30%的保水率和自补充特性，即使在湿润状态下也能保持稳定的光学性能。在新加坡热带地区的实地测试中，其冷却性能显著优于商用白色涂料。中试规模示范验证了不同天气条件下稳定的节电效果，并得到理论模型的支持。通过利用可持续水分蒸发与热辐射机制，该涂料为缓解城市热岛效应提供了实用且长效的解决方案。
? 创新点
开发出一种水泥基复合冷却涂料，通过纳米粒子修饰的C-S-H多孔网络设计，实现了高太阳光反射率、水合/脱水状态转换时的最小光学变化及高热发射率。试点演示表明该涂料具有突破性的冷却性能。
硫酸钡纳米颗粒提供米氏散射，通过阻止C-S-H与水直接接触维持了强散射。同时，和水形成弱氢键，减少自由水含量，提升力学性能。为解决收缩问题，掺入约2 wt%的PVA和LiCl，形成更强的氢键网络和吸湿效应以保持水分，最大限度减少塑性收缩。
? 合成
CCP前驱体包含水泥、BaSO4、10wt% PVA、LiCl和去离子水，其配比为10g:10-30g:15mL:0.5g:5mL。
CCP样品命名规则依据BaSO4添加量，例如添加30g BaSO4的样品称为CCP-30。制备前，将0.5g氯化锂溶于5mL去离子水中（室温）以避免团聚效应。再将15mL PVA溶液加入LiCl溶液中，搅拌30分钟形成均质液体混合物，称为溶液A。
将水泥粉末与BaSO4在250mL烧杯中均匀干混以破碎储存过程中形成的团块。随后将溶液A缓慢倒入混合粉末中，持续搅拌1小时。通过添加无机颜料颗粒可制得彩色CCP-30样品。
?标题
Passive cooling paint enabled by rational design of thermal-optical and mass transfer properties
#科研 #sci #水泥 #涂料
