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Dual-Mode-Superhydrophobes Material ermöglicht ganzjähriges Strahlungskühlen und Solarheizen
Innovatives Dual-Mode-Material kombiniert Strahlungskühlung und Solarheizen, bietet selbstreinigende Oberflächen und bis zu 25 % Energieeinsparungen für eine effiziente thermische Verwaltung.
Strahlungskühlende Materialien sind für ihre Fähigkeit bekannt, Temperaturen passiv zu senken, ohne Energie zu verbrauchen. Ihre praktische Anwendung war jedoch bisher durch hohe Herstellungskosten, Verschmutzungsanfälligkeit und Überkühlungsrisiken in kälteren Jahreszeiten begrenzt. Forschende haben nun ein Dual-Mode-Thermomanagement-Material (D-MTMM) entwickelt, das eine Strahlungskühlungsoberfläche (RCS) und eine Solarheizungsoberfläche (SHS) auf gegenüberliegenden Seiten eines strukturellen Substrats kombiniert.
Das Material wird durch ein skalierbares Sprühbeschichtungsverfahren auf Basis von Epoxidharz (EP) und recycelter gebrauchter Bleicherde (SBE) hergestellt und zeigt beeindruckende thermische Eigenschaften. Die RCS reflektiert 93 % der Sonnenstrahlung und emittiert 98 % der infraroten Wellen durch eine kegelförmige Oberflächenstruktur, was eine effektive passive Kühlung ermöglicht. Gleichzeitig absorbiert die SHS effizient Sonnenenergie mit einer Reflexion von nur 5 %, wodurch eine photothermische Heizleistung erzielt wird. Dieses Dual-Mode-Design bietet ganzjährig Vorteile mit bis zu 11 °C Kühlung im Sommer und 10 °C Heizung im Winter.
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Superhydrophobe Eigenschaften für Langlebigkeit und Energieeffizienz
Die Mikro- und Nanostrukturen des Materials verleihen ihm superhydrophobe Eigenschaften mit Wasser-Kontaktwinkeln über 150° und Gleitwinkeln unter 4°. Diese Merkmale gewährleisten eine selbstreinigende Funktion und langfristige Stabilität im Außenbereich. Eine umfassende Energieeffizienzbewertung in verschiedenen Klimazonen Chinas zeigte, dass das D-MTMM etwa 10 % Energieeinsparungen im Vergleich zu Ein-Modus-Materialien und über 25 % Einsparungen gegenüber herkömmlichen Gebäudehüllen ermöglicht.
Diese innovative Lösung bietet einen kostengünstigen, langlebigen und nachhaltigen Ansatz für das thermische Management am Tag und adressiert saisonale Herausforderungen, während die Energieeffizienz von Gebäuden verbessert wird.
Quelle: Zhang, Q., Yang, J., Liu, X., Zhou, Y., Li, X., Qiu, S., Jia, X., & Song, H., Dual-mode superhydrophobic material with radiative cooling and solar heating capabilities for daytime thermal management. Progress in Organic Coatings, 2025. DOI: https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2025.109812.
