韩国研究财团：“提升能效的高分子复合材料”研发成功

by Jeong Ilwoong

Published 17 Feb.2025 15:41(KST)

在国内，能够提升冷暖空调能源效率的高分子复合材料已经被开发出来。

韩国研究财团17日表示，Jeonbuk National University（金乌大学）教授 Kim Geonwoo 研究团队开发出一种可根据周围温度自行调节热发射率（指物体表面可释放的热辐射能量程度）的“高分子复合材料”。

Kim Geonwoo 教授。韩国研究财团提供

在韩国，冷暖空调能源消耗占整体能源消耗的40%。为提高能源效率，无需额外能源即可实现表面冷却的辐射冷却技术备受关注，但该技术在不需要冷却的情况下也会产生不必要的冷却，存在局限。

辐射冷却是指利用在大气“窗口”波段8-12微米范围内具有优良热发射率的材料，将辐射热轻易向宇宙空间发射出去。应用辐射冷却技术的材料，即使在气温较低的冬季也会持续冷却，从而进一步降低表面温度，这是其缺点所在。

为弥补这一缺点，有必要开发能够对不同温度环境产生响应的新型辐射冷却技术，但此前在这方面几乎没有实质性进展。

对此，研究团队利用相变材料，开发出一种在高温时提高热发射率、在低温时降低热发射率，从而能够自行调节热发射率的高分子复合材料。

相变材料在高温时呈现金属性质，热发射率较低，而在低温时则具有陶瓷性质，热发射率较高。由于其性质与所期望的特性相反，因此需要寻找反向利用这一特性的方案。

研究团队将这种相变材料制成纳米颗粒，并分散到具有特定热发射率的高分子中。当相变颗粒呈现金属性质时，由高分子代替吸收原本会被散射的远红外线，从而提高整体热发射率，研究团队据此构思了相关方法。

通过这一方法制备出的高分子复合材料，在摄氏70度时的热发射率变化幅度达到15%。此外，观察发现，用该高分子复合材料覆盖的散热体在外部温度变化的情况下，内部温度仍能保持在摄氏70度。

Kim Geonwoo 教授表示：“如果用本研究团队开发的高分子复合材料来构成表面，就能在不受外部温度影响的情况下保持内部温度恒定，从而减少冷暖空调能源消耗。若应用于电池等对温度极为敏感的产品，则可以实现恒温控制，从而最大化发挥性能。”

另一方面，本次研究在科学技术信息通信部和韩国研究财团推进的纳米及材料技术开发项目——纳米未来材料源头技术项目，以及教育部和韩国研究财团推进的地方政府-大学合作基础区域创新项目的支持下完成。

研究成果已于上月31日发表在材料工程领域国际学术期刊《Composites Part B: Engineering》在线版上。

本报道由人工智能(AI)翻译技术生成。