3D打印构筑羧基化纤维素纳米纤维基辐射制冷复合材料

　　

摘要：日间辐射制冷是一种无能量输入的被动冷却技术，主要通过调控材料自身的光学特性使其对太阳光进行高反射，同时大幅增强其在大气透明窗口的热辐射，以实现自身降温的效果。多孔结构辐射冷却材料是最有潜力实现日间辐射制冷的材料体系，本论文提出墨水直写3D打印方法，制备得到了具有良好辐射制冷性能的羧基化纤维素纳米纤维（CNF）/六方氮化硼（h-BNNS）多孔复合材料。CNF作为一种可从天然材料中提取的绿色资源，具有丰富的、在大气透明窗口波段具有高吸收峰的C-O等官能团组成，成为了辐射制冷材料良好的构筑单元。利用CNF表面丰富的含氧官能团极易与其他组份复合并构筑具有三维网络结构的复合体系。高折射h-BNNS无机纳米颗粒的引入，使得所构筑的复合材料获得了较高的太阳光散射（96%）、较高的大气窗发射率（94%）。在太阳光直射条件下，该纤维素纳米纤维复合材料可最高实现 12 ^oC 的冷却温度和 90.1 W m^-2的平均冷却功率。

关键词：高分子复合材料；纤维素纳米纤维；3D打印；辐射制冷

3D Printing Construction of Carboxylated Cellulose Nanofiber-Based Radiative Cooling Composite Materials

Abstract: Daytime radiative cooling is a passive cooling technology that modulates the optical properties of a material to reflect sunlight and enhance its thermal radiation in the atmospheric transparent window, thereby achieving cooling without energy input. Porous materials are among the most promising candidates for achieving daytime radiative cooling. This study proposes a direct0ink-write 3D printing method to fabricate carboxylated cellulose nanofiber (CNF)/hexagonal boron nitride (h-BNNS) composite porous materials with excellent radiative cooling performance. CNF, as a green resource derived from natural materials, exhibits high absorption peaks in the atmospheric transparent window band, making it an ideal material for radiative cooling. The abundant C-O and other functional groups on the surface of CNF facilitate the formation of a three-dimensional network structure when compounded with other components. The introduction of highly sunlight-refractive h-BNNS inorganic nanoparticles enhances solar light scattering (96%) and atmospheric window emissivity (94%). Under direct sunlight conditions, the cellulose nanofiber-based composites can achieve a maximum cooling temperature of 12 ^oC and an average cooling power of 90.1 W m^-2.

Key words: polymer composites; cellulose nanofibers; 3D printing; radiative cooling

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