基于 Fe3+ 掺杂 Y2Ce2O7 的彩色涂料辐射制冷
应用物理
2021-02-26 v1
摘要
兼具低太阳入射辐射吸收与高中红外波段发射率的材料可用于日间辐射制冷。当前最先进的被动辐射制冷材料常利用不同结构甚至昂贵的纳米加工光子结构组合太阳反射器与红外发射器，限制了实际应用。本研究展示了具备这两种特定辐射特性的纯 Y2Ce2O7 可实现被动辐射制冷。其带隙为 375.7 nm，所制备的 Y2Ce2O7 表现出 91% 的高太阳反射率；同时由于晶格应变及多种键（如 Y-O、Ce-O）的畸变，其在中红外（MIR）波段亦表现出 0.96 的高发射率。更引人注目的是，Y2Ce2O7 的美学性能可通过掺杂 Fe3+ 离子改变颜色（从象牙白到浅黄或红色）并维持高近红外反射与中红外发射来调控，表明 Y2Ce2-xFexO7 的制冷性能优于同色普通涂料。根据正午制冷性能的现场演示，Y2Ce2O7 与 Y2Ce1.9Fe0.1O7 涂料分别比普通白色与赭色涂料低 2.2 K 与 1.8 K，而在夜间所有涂料均比环境空气低 2.3 K。若应用于建筑围护结构，仿真显示在一个炎热季节中，Y2Ce2O7 与 Y2Ce1.9Fe0.1O7 涂料相比普通白色与赭色涂料分别节省 54.45% 与 21.14% 的能耗。所展示的 Y2Ce2-xFexO7 在炎热气候下的节能应用中具有潜力。
引用
@article{arxiv.2102.12686,
title = {Radiative cooling of colored paint based on Fe3+ doped Y2Ce2O7},
author = {Saichao Dang and Jingbo Xiang and Hongxin Yao and Fan Yang and Hong Ye},
journal= {arXiv preprint arXiv:2102.12686},
year = {2021}
}
备注
34 Pages, 5 Figures