作者:Thamarasee Jeewandara，Phys
（同organic）有机 冷却封闭空间的Janue发射器(JET)
(一)在阳光直射下应用于静止汽车的喷气发动机示意图，其中热量被温室效应截留
骏利热辐射特性允许从外壳中宽带吸收红外波，并选择性地发射到超冷空间
插图照片:在可见光范围内显示强烈反射的合成射流
照片信用:永载金，地理信息系统
(二)放大结构图
从上到下:4-微米PDMS，银，微图案化石英，10-微米PDMS
底部为宽带发射，顶部为选择性发射的理想射流的发射光谱
黑体辐射
(四)射流截面示意图
(五)顶部:PDMS聚合物结构和消光系数
在0-16微米波长范围内模拟的东南(中)和东南(底)急流的红外发射光谱
10时薄PDMS(上)和急流(下)的吸收剖面
75-微米波长，其中最大的发射损耗发生在薄PDMS
AM1下的计算冷却功率和冷却温度
(G) PDMS薄膜的5G太阳辐射与白天的SE和(H) SE与白天的BE(虚线)和夜间的(实线)
学分:科学进步，doi: 10
1126/sciadv
abb1906 目前很难有效地冷却封闭空间，例如通过温室效应吸热的固定汽车
在《科学进展》的一份新报告中，世妍和日本及韩国的一组材料科学、工程和纳米建筑科学家展示了一种用于表面冷却的日本发射器
他们在微图案化的石英基底上使用了银-聚二甲基硅氧烷(PDMS)层，这种材料使他们能够冷却空间，甚至当喷射装置安装在外壳内时
因此，喷气发动机(Janus发射器)可以被动地减轻封闭空间的温室效应，并提供与传统辐射冷却器相当的表面冷却性能
冷却技术 当今的冷却技术依赖于蒸汽压缩和流体冷却系统，但是它们消耗了全球大约10%的能源，同时加速了化石燃料的消耗
从1990年到2018年，随着臭氧消耗和空气污染问题的升级，空间冷却产生的二氧化碳排放量增加了两倍多，达到11.3亿吨
地球可以通过辐射冷却来冷却自己，这是一种被动的热管理策略，可以在不消耗能量的情况下向外层空间释放不需要的热量，而被动辐射冷却器在白天通过对流或传导吸收热量时，在附着在屋顶甚至人的皮肤等外部材料上时，表现出低于环境温度的冷却效果
然而，这种策略在静止车辆中的极端热积累期间可能是无效的，在静止车辆中，由于透明的窗户允许太阳辐射进入，同时对离开的长波热辐射不透明，因此在温室效应下可能产生极高的温度
在这项工作中，Heo等人
提出了一种骏利热发射器，在顶部作为选择性发射器，在底部作为宽带发射器
该设计有效地从内部空间和表面吸收热量，同时顶部向空间散发热量而不干扰周围的辐射
喷气发动机的理论分析、优化和特性
(一)折射率为PDMS的超短波的色散曲线
黄色和灰色阴影区域:分别由空气和PDMS光线确定的sSPP的可激发带和禁止带
橙色和蓝色阴影区域:分别来自(1，0)/(0，1)和(1，1)模式的sSPP窗口
(乙和丙)发射率光谱作为(乙)非吸收覆盖层厚度和(丙)覆盖层消光系数的函数
这些结果表明，依赖于覆盖层厚度和消光系数的发射增强只发生在sSPP窗口，特别是来自(1，0)/(0，1)模式的sSPP窗口
(四)薄膜PDMS(天蓝色虚线)和有或没有二氧化硅衬底的喷气发动机(分别为红色和蓝色虚线)的发射率光谱
橙色方框:sSPP窗口增强发射率的区域
白盒:由于高消光系数，PDMS固有的强发射率区域
绿色盒子:二氧化硅衬底加强了被sSPP窗口和强发射率区域覆盖的发射率下降
占空比和深度的优化
(七)计算出的喷气发动机的角响应，显示出在80°入射角时保持的选择性发射特性
不含银或PDMS涂层和含银和PDMS涂层的优化射流的扫描电镜图像
合成射流的(钾)硒和(锂)铍的(钾和锂)测量和模拟发射率光谱
学分:科学进步，doi: 10
1126/sciadv
abb1906 冷却封闭空间的射流和近理想选择性发射器的sSPP共振 科学家们首先设计了一种基于聚合物的选择性发射器，结合了假表面等离子体激元，以实现接近理想的选择性
然后，他们从理论和实验上展示了双面骏利辐射器的冷却性能，很像最先进的辐射冷却器
喷气发动机作为一个有效的热通道，从内部和底部吸收宽带热辐射，同时使用顶部以红外波的形式向外层空间辐射热量，很像一个冷阱
样品包含聚二甲基硅氧烷(PDMS)层、100纳米厚的银层和底部涂有10微米厚PDMS的微图案化石英层
喷气发动机最大限度地减少了太阳能和环境辐射的干扰，底部广泛吸收内部热辐射
研究小组在研究过程中计算了选择性发射器和宽带发射器的冷却功率和冷却温度
Heo等人
分析了模拟表面等离子体激元共振对JET发射率的影响，模拟结果表明，由于装置的法布里-珀罗腔共振，在两个表面等离子体激元共振模式之间激发了强共振吸收峰
喷气发动机在大气窗口附近显示出角度稳定的发射率
使用扫描电子显微镜(SEM)图像，他们观察到有或没有PDMS涂层的微图案化石英
测量的和模拟的发射率光谱表明，在所制造的喷气系统的选择性发射体和宽带发射体中都有接近理想的特征
射流中两种发射器的表面冷却性能
屋顶试验配置中辐射冷却器的示意图(上)和照片(下)
防止空气传感器自热的环境空气箱如图
S5(甲、乙)详细
照片信用:吉尔居李，地理信息系统
(二)(上)晴天和灰霾天东南和东北的平均太阳强度和平均降温温度
所有数据都表明SE具有更好的亚环境冷却性能
(底部)第2天测量结果的详细记录温度
(三)利用(二)中的数据，计算热平衡方程中随时间变化的功率分量(Prad、PSun、Pnon-rad和Patm)
虚线表示BE，实线表示SE
三十小时连续测量太阳强度以及东南、东北和周围空气的温度；(五)相对湿度和露点；和(六)东南和东北的冷却能力
当样品温度与环境空气匹配时，加热功率由电源输出产生
学分:科学进步，doi: 10
1126/sciadv
abb1906 概念验证:射流在东南和东北的表面冷却性能 为了检查设备中选择性发射器和宽带发射器的冷却能力和冷却温度，科学家们进入了光州科学研究所的室外屋顶
该小组通过使用环境空气箱遮挡太阳光谱并为该装置提供连续气流，防止了环境空气传感器的自加热
他们测试了温度传感器的可靠性，由于透射率不理想，没有使用对流屏蔽
结果显示，在不同的天气条件下，低于周围环境的温度会降低，因为雾霾和湿度会抑制热量向大气的传递
Heo等人
将稳态能量平衡方程分为四个功率项，包括(1)样品发射的功率，(2)大气发射吸收的功率，(3)太阳辐射吸收的功率和(4)非辐射传热，包括传导和对流
在低于环境温度的冷却过程中，硒比铍更有效
在实验过程中，研究小组测量了冷却能力和气候条件
静止车辆中喷气发动机释放的热量
传统辐射冷却器和我们的骏利发射器在静止车辆上的示意图比较
静止的车辆积聚太阳能，变得非常热
传统的冷却器通过反射内部辐射和引起温室效应来恶化加热
骏利冷却器通过广泛吸收内部截留的热量并选择性地将其释放到外部空间来冷却汽车
学分:科学进步，doi: 10
1126/sciadv
abb1906 封闭空间中射流的冷却能力 虽然热传递主要通过开放区域的对流进行，但是在具有热源的封闭空间中，这种机制可能不同
例如，虽然环境温度只有21摄氏度，但停放在太阳下的汽车可以从60摄氏度加热到80摄氏度，从而导致乘员儿童体温过高
在骏利热辐射期间，JET(骏利发射器)可以作为一个热通道从外壳中吸取热量，并显著改变内部区域的温度分布
喷气发动机在通过宽带吸收降低屏蔽区域的温度方面非常有效，并允许通过大气窗口进行选择性热辐射
该团队开发了一个实验模型，使用铝金属和黑色皮革来模拟停在阳光下的静止车辆内部和地板
他们在屋顶上进行了实验，并注意到在不同的天气条件下，JET在四个不同的日子里，在封闭的空间里反复地表现出卓越的冷却性能
根据研究结果，该团队建议用其他聚合物替代这里使用的材料，以获得各种优化的好处，包括通过最大限度地减少太阳能和增加热辐射来提高整体冷却能力
喷气发动机的表面特性也提供了防水和自清洁效果
使用日本喷气发动机模式演示外壳冷却
使用内部加热器的测量装置
照片信用:吉尔居李，地理信息系统
(二)测量的稳态加热器温度，温度系数，转速
喷气飞机和喷气飞机
供给加热器的电压和电流固定为7
5伏和0
105安，持续5分钟
平均环境温度为11
6 , 11
3和11
0℃时，测量循环-循环，转速
喷气式飞机和喷气式飞机
照片信用:吉尔居李，地理信息系统
(3)模拟加热器温度，考虑三个辐射冷却器与环境空气的热交换
HC = 0w/m2/K指外壳和环境空气之间没有热交换
模拟条件如下:热通量= 4 W，Tamb = 25 C，大气窗口发射率在8-13-微米波长= 30%
(四)模拟加热器温度，取决于辐射冷却器的8至13微米波长的大气窗口发射率
较低的发射率表示更透明的大气窗口
模拟参数如下:热通量= 4 W，Tamb = 25 C，HC = 4W/m2/K
冷却器和大气窗口的详细发射率光谱如图
S6C
(五)通过外部太阳辐射加热的汽车模型的示意图
铝外壳顶部的孔被样品覆盖，而前侧被阳光透明和红外反射窗覆盖
不同组覆盖材料的辐射物体的温度
JET(红色)和JET(蓝色)
(七)在晴空和雾霾的不同天气条件下，连续4天进行测量
天气条件是根据太阳能(黄色)、相对湿度(绿色)和环境气温(灰色)来估计的
黑色、红色和蓝色分别代表三个冷却器的温度
学分:科学进步，doi: 10
1126/sciadv
abb1906 通过这种方式，世荣和他的同事们展示了骏利发射器是如何提供一种被动策略，在外壳的相对侧进行宽带吸收的同时，选择性地向外层空间发射
为了实现这一目标，他们开发了一种近乎理想的选择性发射器，在镀银微图案化石英框架上的PDMS聚合物包层内具有假表面等离子体激元
他们检查了喷气发动机冷却外壳的能力，与其他材料相比，它在外壳中吸收热量
利用骏利发射器的双向发射特性，研究小组降低了模拟静止汽车环境的封闭空间中辐射物体的温度
被动冷却顶面和底面以及封闭空间的卓越能力可以允许开发先进的设计，以最小化封闭空间(如固定汽车)中的温室效应
来源：由phyica.com整理转载自PH，转载请保留出处和链接！
