Bioinspired Multilayer Structures for Energy-Free Passive Heating and Thermal Regulation in Cold Environments

材料科学 气凝胶 消散 热的 玻璃 被动式太阳能建筑设计 被动冷却 复合材料 光电子学 环境科学 气象学 热力学 物理
作者
Jing Wang,Xiameng Shan,Peiying Hu,Chengjiao Zhang,Dengsen Yuan,Xueyan Hu,Jin Wang
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:14 (41): 46569-46580 被引量:20
标识
DOI:10.1021/acsami.2c12610
摘要

Passive thermal regulation has attracted increasing interest owing to its zero-energy consumption capacity, which is expected to alleviate current crises in fossil energy and global warming. In this study, a biomimetic multilayer structure (BMS) comprising a silica aerogel, a photothermal conversion material (PTCM), and a phase change material (PCM) layer is designed inspired by the physiological skin structure of polar bears for passive heating with desirable temperature and endurance. The transparent silica aerogel functions as transparent hairs and allows solar entry and prevents heat dissipation; the PTCM, a glass plate coated with black paint, acts as the black skin to convert the incident sunlight into heat; and the PCM composed of n-octadecane microcapsules stores the heat, regulating temperature and increasing endurance. Impressively, outdoor and simulated experiments indicate efficient passive heating (increment of 60 °C) of the BMS in cold environments, and endurance of 157 and 92 min is achieved compared to a single aerogel and PTCM layer, respectively. The uses of the BMS for passive heating of model houses in winter show an increase of 12.1 °C. COMSOL simulation of the BMSs in high latitudes indicates robust heating and endurance performance in a -20 °C weather. The BMS developed in this study exhibits a smart thermal regulation behavior and paves the way for passive heating in remote areas where electricity and fossil energy are unavailable in cold seasons.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
李凤凤发布了新的文献求助10
刚刚
ussiMi完成签到,获得积分10
1秒前
高会和发布了新的文献求助10
1秒前
1+1发布了新的文献求助10
1秒前
小慧儿完成签到,获得积分10
1秒前
luria发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
旅行的小七仔完成签到,获得积分10
2秒前
SciGPT应助blUe采纳,获得10
2秒前
3秒前
3秒前
喝酒的二胖完成签到,获得积分10
3秒前
生动的以云完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
4秒前
5秒前
Evelyn完成签到 ,获得积分10
5秒前
DHW1703701完成签到,获得积分10
5秒前
黄可以发布了新的文献求助10
5秒前
加油完成签到,获得积分10
5秒前
Akim应助张英俊采纳,获得10
7秒前
妍妍发布了新的文献求助10
7秒前
小慧儿发布了新的文献求助10
7秒前
慕青应助加菲丰丰采纳,获得10
8秒前
8秒前
阿鹿462完成签到 ,获得积分10
9秒前
wufel2完成签到,获得积分10
9秒前
10秒前
luria完成签到,获得积分10
10秒前
Aria完成签到,获得积分10
10秒前
orixero应助蕊蕊采纳,获得10
10秒前
Judy完成签到 ,获得积分10
11秒前
Jey发布了新的文献求助10
11秒前
陀螺完成签到,获得积分10
12秒前
12秒前
13秒前
Henry应助不安映雁采纳,获得200
13秒前
14秒前
14秒前
高分求助中
Evolution 10000
Sustainability in Tides Chemistry 2800
юрские динозавры восточного забайкалья 800
English Wealden Fossils 700
A new species of Coccus (Homoptera: Coccoidea) from Malawi 500
A new species of Velataspis (Hemiptera Coccoidea Diaspididae) from tea in Assam 500
Diagnostic immunohistochemistry : theranostic and genomic applications 6th Edition 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3155565
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2806679
关于积分的说明 7870461
捐赠科研通 2465012
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1312079
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 629860
版权声明 601892