面向建筑节能用复合膜材料的设计及应用

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作为重要的能源消耗形式,建筑能耗与工业能耗、交通能耗并称三大“能耗大户”,其日益增长的需求,加剧了我国能源危机。本作品旨在开展建筑节能用复合膜材料的设计及应用的研究,以解决建筑热管理能耗大及消耗能源造成的环境污染问题。以氧化锌纳米棒阵列包覆纤维素(ZnO-NRs@纤维素)、超长MnO2纳米线(UL-MnO2-NWs)和银纳米线(AgNWs)为组装单元,制备了具有三层结构的热管理复合膜。利用原位生长技术,在纤维素表面原位构筑一层ZnO纳米棒阵列,制备具有高红外辐射性能的ZnO-NRs@纤维素。然后,将水热合成的UL-MnO2-NWs和Ag-NWs依次抽滤到ZnO-NRs@纤维素层上,制备出三层结构的热管理复合膜。复合膜在每一侧表现出不对称的辐射特性:ZnO-NRs@纤维素层显示了高太阳辐射反射率和高红外发射率,以减少来自太阳的热量输入,增强建筑在高温环境下的散热;而Ag-NWs面则表现出较高的太阳辐射吸收率和较低的红外发射率,增强了太阳的热量输入,抑制建筑在寒冷环境下的热辐射损失。本研究提出的复合膜材料为建筑热管理提供新思路,也为红外辐射材料的界面设计和强化辐射传热特性提供理论依据和实验资料。