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Hierarchisch poröse Polyurethan-Membran ermöglicht passives thermisches Kühlen am Tag
Forscher haben eine langlebige poröse Polyurethan-Membran entwickelt, die hohe Solarreflexion und thermische Emission erzielt und somit effizientes passives Kühlen ermöglicht. Das Material zeigt robuste Haltbarkeit und vielseitige Einsatzmöglichkeiten in thermischen Managementsystemen.
Das passive thermische Kühlen am Tag (PDRC) entwickelt sich zu einer nachhaltigen Lösung für das thermische Management, indem Wärme in den kalten Weltraum abgegeben und die Solarabsorption minimiert wird. Diese Studie stellt eine hierarchisch poröse Polyurethan (PU)-Membran vor, die von der natürlichen Struktur des weißen Pilzes inspiriert ist. Die Membran wird mittels eines nicht-lösungsmittelinduzierten Phasentrennungsprozesses (NIPS) in Kombination mit Lösungsmittelverdampfung hergestellt. Durch die Integration von hydrophoben Silica-Nanopartikeln und einem Porenbildner erreicht die Membran eine bemerkenswerte Solarreflexion von 95,7 % und eine thermische Emission von 94,5 %, was eine maximale Temperaturreduktion von 5,95 °C bei Outdoor-Tests ermöglicht.
Die Membran zeichnet sich durch eine hohe Haltbarkeit aus und behält ihre Eigenschaften selbst nach Belastungen durch Reibung, Säure- und Alkalieinwirkung sowie UV-Strahlung. Hydrophobe Modifikationen verbessern zusätzlich ihre selbstreinigenden Eigenschaften, was sie für langfristige Anwendungen besonders geeignet macht.
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Vielseitige Einsatzmöglichkeiten für energieeffizientes Kühlen
Bei Integration in Textilien bildet die PU-Membran hierarchisch poröse Gewebe, die ihre Kühlleistung auch unter anspruchsvollen Umgebungsbedingungen beibehalten. Dieses innovative Material bietet großes Potenzial für den Einsatz im persönlichen thermischen Management, in energieeffizienter Gebäudekühlung und bei der Temperaturregulierung elektronischer Geräte. Die Forschung verdeutlicht, wie bio-inspirierte Designs neue Möglichkeiten für fortschrittliche Beschichtungen und Membranen schaffen können, um globale Herausforderungen in Energieeffizienz und Nachhaltigkeit zu bewältigen.
Quelle: He, Y. et al., Durable hierarchically porous polyurethane membrane for efficient passive daytime radiative cooling. Progress in Organic Coatings, 109891 (2025).
