郑州大学是世界著名的学术期刊。 Science 发表观点论文!

07-17 08:20

近日,郑州大学橡塑模具国家工程研究中心申长雨教授、刘宪虎博士在世界范围内享有盛誉。 Science 发布了“DNA and gelatin—a cool aerogel mix”的观点(Perspective)论文(Science, 2024, 385, 30)。结合近几年辐射制冷领域的新进展,本期Ma发表的Science论文“A photoluminescent hydrogen-bonded biomass aerogel for sustainable radiative cooling (Science, 2024, 385, “68)”对可降解生物高分子辐射制冷材料的研究工作进行了评论和展望。作为论文的唯一单位,郑州大学。

 

高聚物被动辐射冷却器与传统制冷系统相比(PPRCs)它具有能耗低、温室气体排放少的优点。然而,它的广泛使用会引起人们对不可降解塑料的焦虑。Ma等人报道了一种由DNA和明胶组成的气凝胶,表现出固有的光致发光和高效的辐射冷却性能。这一发现有助于促进环保冷却材料的发展。

 

论文指出,明胶-DNA气凝胶虽然具有良好的辐射冷却性能,但其稳定性和耐候性远不及瓷器冷却器。陶瓷材料能承受极端条件,包括高温、高压、酸碱环境和强紫外线辐射。它们不但表现出长期持续的冷却性能,而且在室外环境中也没有被雨水和灰尘污染。但是,为提高太阳光反射率和发射率,上述瓷器中加入了大量的氧化铝纳米颗粒。这一金属氧化物纳米颗粒对动植物造成严重危害。例如,氧化铝纳米颗粒会渗透到植物的根部,阻碍小麦、玉米等作物的生长。提高生物聚合物基PPRCs的稳定性和耐候性是一个挑战。

 

聚合物的老化速度与其结晶度成反比。通过对可生物降解PPRCs结晶水平的可控调节,可有效提高其稳定性和耐候性。聚乳酸聚乳酸是这方面最有希望的生物基聚物。(PLA),其机械性能与石油基高聚物相当。而且,其辐射冷却潜力也得到了证实。另外,由于手性碳原子的出现,PLA分为聚合物。(l-丙交酯)或聚合(d-丙交酯)。这两种大分子链在晶格中的替代排列可以形成一个结构复合晶体,其溶点比单分子链结晶形成的均质晶体高50℃,耐候性更好。因此,选择生物基PPRCs是缓解环境污染的有效方法。例如,由立体复合晶体组成的PLA可以应用于各种建筑的稳定冷却,从而提供大量的能源节约,有助于减少全球变暖,而不会损害环境。

 

山东潍坊人刘宪虎教授,德国埃尔朗根-纽伦堡大学博士,全球高学者,英国皇家化学会会士,河南省优秀青年基金获奖者。Advanced担任国际期刊 Nanocomposites、冯新德高分子奖(提名)等奖项由Polymers等编委会颁发。目前主要从事高分子加工及其功能方向。在申长雨教授和刘春太教授的指导下,提出了高聚物多孔结构的构建和基于相分离法的功能战略(Macromolecules 2023, 56, 7606; Materials Horizons 2023, 10, 5060; Nano Toady 2023, 52, 101958; Advanced Functional Materials 2022, 32, 2207414; Environmental Science & Technology 2022, 56, 11818; Polymer 2021, 218, 123528; ACS Applied Materials & Interfaces 2019, 11, 14362; ACS Sustainable Chemistry & Engineering 2018, 6, 12580); 近几年来,在高分子加工领域引入了光谱选择性概念,提出利用光调控填料对光进行选择性调控的策略,制备具有特定功能的高分子基共混新材料(Nature Communications 2024, 15, 3076; Nano-Micro Letters 2021, 13, 201)等。

 

这项工作得到了河南省优秀青年科学基金等项目的支持。

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