Bioinspired zero-energy thermal-management device based on visible and infrared thermochromism for all-season energy saving

辐射冷却 辐射传输 红外线的 热的 材料科学 能源消耗 热致变色 光电子学 环境科学 热能 热辐射 热红外 光学 计算机科学 热力学 物理 凝聚态物理 电气工程 工程类
作者
Quan Zhang,Yufeng Wang,Yiwen Lv,Shixiong Yu,Rujun Ma
出处
期刊:Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America [Proceedings of the National Academy of Sciences]
卷期号:119 (38) 被引量:35
标识
DOI:10.1073/pnas.2207353119
摘要

Radiative thermal management provides a zero-energy strategy to reduce the demands of fossil energy for active thermal management. However, whether solar heating or radiative cooling, one-way temperature control will exacerbate all-season energy consumption during hot summers or cold winters. Inspired by the Himalayan rabbit's hair and Mimosa pudica's leaves, we proposed a dual-mode thermal-management device with two differently selective electromagnetic spectrums. The combination of visible and infrared "thermochromism" enables this device to freely switch between solar heating and radiative cooling modes by spontaneously perceiving the temperature without any external energy consumption. Numerical prediction shows that a dual-mode device exhibits an outstanding potential for all-season energy saving in terms of thermal management beyond most static or single-wavelength, range-regulable, temperature-responsive designs. Such a scalable and cost-efficient device represents a more efficient radiative thermal-management strategy toward applying in a practical scenario with dynamic daily and seasonal variations.
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