被动式日间辐射制冷（PDRC）通过反射太阳光，向寒冷的空间散发热量，从而实现无电制冷。目前的PDRC设计通常涉及昂贵的真空处理或大量有害的有机溶剂。水性和类似涂料的加工具有成本效益和环境友好的特点，因此对PDRC涂料的绿色制造具有极大的吸引力。然而，两大挑战阻碍了高PDRC性能的含氟聚合物水系涂层的发展。首先，聚偏氟乙烯-共六氟丙烯（P(VDF-HFP)）和其他常见的含氟聚合物均具有高度疏水性。同时它们在水中几乎不分散，产生严重聚集。其次，即使初级聚合物颗粒可以很好地分散，但由于树脂颗粒的尺寸限制（200 nm），铸态涂层也仅包含纳米孔（<100 nm），与分层微/纳米孔结构相比，其在光散射方面效率要低得多。
有鉴于此，美国哥伦比亚大学杨远教授，中南大学陈梅洁副教授报道了一种表面活性剂辅助球磨策略，成功解决了上述两个难题。
文章要点
1）与传统的球磨会破碎或切割颗粒的认知不同，球磨中输入足够的能量可以使P（VdF-HFP）纳米颗粒自组装成均匀的次级微粒（微团簇，直径为2.0±0.6 µm），高密度的微孔和纳米孔分别存在于次级颗粒和初级颗粒之间。
2）这种分层结构可以有效地散射宽带太阳光，从而在500 µm的厚度下产生0.94/0.97的高反射率/高热发射率（R(—)solar/ε(—)LWIR）。在不加水的情况下，挥发性有机化合物（VOC）含量可降至240 g L-1，而在加水的情况下，其VOC含量可降至71 g L-1，这解决了以前的PDRC涂料基于有机溶剂的加工过程中面临的主要挑战。此外，新开发的P（VdFHFP）涂层具有出色的储存稳定性，防水性和抗老化性能，因此有望用于大规模PDRC应用。
研究工作为设计用于PDRC的环境友好型水系P（VdF-HFP）涂料提供了指南，同时可以进一步扩展到其他聚合物，例如聚偏二氟乙烯（PVdF）和聚四氟乙烯（PTFE）。
参考文献
Wenlong Huang, et al, Scalable Aqueous Processing-Based Passive Daytime Radiative Cooling Coatings, Adv. Funct. Mater. 2021
DOI: 10.1002/adfm.202010334
https://doi.org/10.1002/adfm.202010334
