雷竞技app官方版下载雷竞技app官方版下载雷竞技app官方版下载随着技术的进步，芯片的尺寸不断缩小，散热变得更加困难，因为工作过程中产生的热量因此被收集起来。特别是对于光电器件，在将光能转换为电能或反向能量转换过程中产生的热量会显着降低效率，同时也会缩短使用寿命。这些热问题在强烈的阳光下尤为严重，在热带、亚热带和空调系统不普及的地区更为严重。
白天辐射冷却(DRC)是一个不断发展的研究领域。DRC通常通过调制材料的光学特性在太阳波段实现高反射率和中红外(MIR)区域的高发射率，特别是在大气透明窗。因此，DRC不仅可以增强散热，还可以在不消耗任何额外能量的情况下最大限度地减少太阳光的热量吸收。为了最大化净冷却功率并实现显着的温度降低，理想的 DRC 材料应同时具有单位太阳能反射率和单位MIR发射率。由于蚕丝成本低，丰富，机械强度突出，良好的热稳定性，和高折射率，蚕丝已应用于光波导，气体衍射光栅和化学传感，以及被动辐射冷却。因此，蚕丝作为 DRC 的材料具有巨大的潜力。当考虑透光性、视觉外观和商业价值时，反射式 DRC 在电子产品(尤其是光电设备)的冷却方面的实用性有限。因此，透明辐射冷却(TRC)最近受到了更多的关注。
在此，台湾清华大学万德辉、台湾大学陈学礼等人开发了环保透明蚕丝辐射冷却 (TSRC) 薄膜，由天然蚕茧再生，用于光电器件的零能耗热管理。这些 TSRC 薄膜可以通过蛋白质主链和侧链的分子振动辐射散热，同时由于其高可见透明度而保留相关设备的功能和外观。白天和夜间的最大制冷功率分别提高到77.6 和 101.7 W m−2。这些薄膜对电子设备在阳光下的冷却性能有着显着的影响。例如，TSRC 薄膜在多任务处理和充电期间为智能手机提供了 5.1 °C 的温度下降，为硅太阳能电池板提供了 14 °C 的温度下降，并提高了光电转换效率(≈7%)。该研究以题为“Eco-Friendly Transparent Silk Fibroin Radiative Cooling Film for Thermal Management of Optoelectronics”的论文发表在《Advanced Functional Materials》上。
天然蚕丝可以作为一种出色的热发射器，但由于强烈的Anderson光定位，纤维茧通常具有光泽的外观和非常差的可见透明度。首先，通过标准纯化/再生方案从家蚕茧中获得丝素蛋白水溶液。在此过程中，丝素蛋白的纤维形态和二级结构被破坏，但主链和侧链的分子结构得以保留，从而保证了中红外区的高宽带发射率。接下来，将丝素蛋白溶液滴铸到光电器件表面，形成均匀、平坦的 TSRC 薄膜。事实上，TSRC 薄膜可以辐射消散运行过程中太阳能吸收和/或能量转换产生的热量，同时在不同的需求范围内保持光电器件(例如，光吸收和发光器件)的原始功能和视觉外观工作波长范围。
再生的TSRC薄膜明显透明。非常光滑的TSRC薄膜的均方根表面粗糙度仅为0.23 nm，远低于太阳辐射的波长。此外，TSRC薄膜的紫外-可见-近红外反射率急剧下降至仅 0.07，这源于TSRC薄膜 (n = ≈1.55) 和空气 (n = 1) 之间的平坦界面。然而，所有样品的MIR 反射率都极低 (0.01–0.04)，这归因于它们在相应波长范围内的高吸收率。MIR发射率的所有值都随着薄膜厚度的增加而增加，尤其是在第一个透明大气窗口(8–13 µm)内，它贡献了大部分辐射热耗散。
该研究还计算了MIR有效发射率(εeff)。最初，随着厚度的增加，TSRC薄膜的 MIR εeff 值迅速增加。当厚度达到100 µm时，TSRC薄膜的MIR εeff值接近稳定在0.92，表明热辐射有效。值得注意的是，0.4–1.4 µm范围内的吸收率几乎为零——这是需要可见透明度的应用的理想特性。在0.3–0.4和1.4–2.5 µm波长区域，吸收率随着厚度的增加而线。因此，可以通过调节薄膜厚度来实现 TSRC 薄膜的最大冷却效率。
该研究还对不同环境温度下的冷却功率和温度降低进行了理论计算，以模拟电子设备不同工作条件(例如，季节、昼夜和其他设备的热干扰)的影响。随着整体环境温度的升高，冷却功率的增强和温度下降变得更加显着。例如，在白天和夜间，TSRC薄膜分别实现了12.1和13.4 °C 的亚环境温度下降，以及在370 K时分别达到228.1和252.2 W m-2的显着冷却功率。
接下来，该研究检查了附着在电子设备上的TSRC薄膜的冷却能力。首先，在不影响其外观的情况下将TSRC薄膜贴附到智能手机的后面板和屏幕上。在热测量期间，智能手机在阳光直射下进行多任务处理，许多应用程序在充电时运行。结果显示，在几乎相同的照明条件下，TSRC薄膜涂层屏幕与裸屏相比温度下降了5.1 °C。值得注意的是，TSRC薄膜可以有效地散发积聚的热量，从而防止智能手机过热和热损坏。因此，TSRC薄膜作为宽带发射器，可以有效降低智能手机的工作温度。
在强烈的阳光下，随着工作温度的升高，太阳能电池板的光电转换效率 (PCE) 会降低。该研究评估了TSRC薄膜在多晶硅太阳能电池板上的冷却性能。的太阳能电池板通过自然冷却迅速达到75 °C的平衡温度；相比之下，使用TSRC薄膜改性的太阳能电池板的温度降低了14°C，达到61°C。换句话说，TSRC 薄膜可以诱导太阳能电池板的热量以辐射方式消散，从而在太阳辐射≈900 W m-2的酷热天气下抑制温度升高而不会阻挡阳光进入太阳能电池板。
该研究制备的具有高可见光透过率和高MIR发射率的TSRC薄膜可以在保持光电子器件功能的同时达到冷却效果。然而，随着厚度的增加，丝素蛋白在UV和NIR区域的本征吸收增加，导致额外的太阳吸收，这对辐射制冷性能产生了不利的影响。通过实验和模拟获得了优化的薄膜光学性能，具有低的紫外(0.15)和近红外(0.06)吸收率，高的MIR εeff效应(0.88)，在可见光区域(0.4-0.8µm)和工作波长范围(0.3-1.1µm)的高透过率分别为0.91和0.89。TSRC膜白天和夜间净制冷功率的最佳值分别为77.6和101.7 W m−2。在较高的工作温度下，宽带发射体的冷却效果进一步增强。例如，在370K时，TSRC膜在白天和夜间的亚环境温降分别为12.1°C和13.4°C，显著的散热功率分别为228.1和252.2 W m−2。实验热测量证实了电子器件在阳光直射下的良好散热性能。由于TSRC薄膜促进了MIR发射率的不足，智能手机TSRC薄膜屏幕的温降达到了5.1°C。此外，由于通过辐射冷却使温度降低了14°C，使TSRC薄膜的相变效率提高了约7%。这样的TSRC薄膜通过TRC提供了方便、环保和白天的冷却路径，以散热电子器件，特别是光电子器件。此外，这些薄膜还可能用于户外便携式和可穿戴设备，如动作相机、GPS导航器和智能手表。
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