FDTD

辐射制冷作为一种新型的制冷技术，可以在不消耗能量的情况下降低物体的温度，具有广阔的发展前景。但由于表面长期暴露于室外环境，表面沉积的颗粒影响辐射冷却性能。本研究提出了一种具有自清洁功能的辐射冷却多层膜。采用不同粒径和比例的聚二甲基硅氧烷( PDMS )和SiO2粒子的混合物，设计制造了顶面，实现了自清洁特性。底面由PDMS和Al膜组成。进一步，本研究采用传输矩阵法优化了底层PDMS和Al膜的结合和厚度，采用FDTD法对SiO2的粒径、体积分数和涂层厚度进行了优化。最后，将底层PDMS层厚度优化为40   μ m，SiO2粒径分别为0.04   μ m和0.1   μ m，涂层厚度为40   μ m，在此基础上进行了理论净冷却功率计算和实验测试。计算结果表明，在美国标准大气模式条件下，净冷量可达59.04   W / m2，两种不同大气模式条件下的净冷量差值为24.36   W / m2。实验结果还表明，白天可使物体最高温度降低2.1  ℃，夜间可降低3.44  ℃，最大表面接触角可达164.45°，除实现辐射冷却外，研制的薄膜具有最优的自清洁性能，可有效降低运行维护成本。此外，制备工艺简单，价格低廉，显示出很高的实际应用潜力。