中國(guó)粉體網(wǎng)訊 近日，來(lái)自揚(yáng)州大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院、揚(yáng)州大學(xué)碳中和技術(shù)研究院等多個(gè)研究團(tuán)隊(duì)在Advanced Materials期刊上發(fā)表了一項(xiàng)重要研究成果，提出了一種基于納米/微米金屬有機(jī)框架衍生的低溫共燒陶瓷材料。
該材料通過(guò)將MIL-96衍生的多級(jí)結(jié)構(gòu)氧化鋁片嵌入玻璃基質(zhì)中，實(shí)現(xiàn)了近乎完美的太陽(yáng)能反射率（>0.98）和高長(zhǎng)波紅外發(fā)射率（0.93），在白天可實(shí)現(xiàn)最高7.4°C的低于環(huán)境溫度的冷卻效果，并在中午時(shí)段將光伏短路電流提升10.46 mA。全球模擬顯示，該材料有望通過(guò)降低冷卻需求與提升光伏輸出，實(shí)現(xiàn)14.3億噸的二氧化碳減排，為建筑節(jié)能和可再生能源捕獲提供了創(chuàng)新解決方案。
氧化鋁-該材料的大創(chuàng)新
研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地采用MIL-96衍生的分級(jí)結(jié)構(gòu)氧化鋁顆粒，該顆粒具有優(yōu)化的幾何參數(shù)和高孔隙率，能夠增強(qiáng)光背向散射。將這些顆粒嵌入玻璃基質(zhì)中，形成了低溫共燒陶瓷（LTCC），在低于1000°C的溫度下實(shí)現(xiàn)燒結(jié)，顯著降低了能耗。
通過(guò)理論模擬，研究團(tuán)隊(duì)比較了球形、六棱柱和六邊形片狀三種不同形狀的氧化鋁顆粒的光散射性能。研究發(fā)現(xiàn)，六邊形片狀氧化鋁在背向散射效率方面表現(xiàn)最佳，能夠減少反向入射光所需的散射事件次數(shù)，從而降低顆粒濃度需求。
材料制備
研究團(tuán)隊(duì)首先制備了苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS）/玻璃/氧化鋁層壓板，其中SBS作為粘合劑包裹氧化鋁片和玻璃顆粒。通過(guò) annealing 和燒結(jié)過(guò)程，最終形成了彎曲的LTCC梁。
多性能優(yōu)化
光學(xué)性能測(cè)試表明，含六邊形氧化鋁片的LTCC在太陽(yáng)能反射率和長(zhǎng)波紅外發(fā)射率上均優(yōu)于球形和棱柱形氧化鋁，其光學(xué)性能優(yōu)于多數(shù)已報(bào)道材料。
在光伏集成測(cè)試中，LTCC作為反射基底顯著提升了鈣鈦礦和硅基太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率。戶(hù)外實(shí)驗(yàn)中，LTCC使光伏模塊在中午時(shí)段短路電流平均提升10.46 mA，且在陰天條件下仍能保持性能優(yōu)勢(shì)。
全球能源模擬顯示，LTCC在赤道地區(qū)年冷卻節(jié)能可達(dá)23 MJ/m²，光伏發(fā)電增量達(dá)17.6 MJ/m²。按氣候分區(qū)分析，多數(shù)地區(qū)可實(shí)現(xiàn)冷卻與光伏發(fā)電的平衡。整體來(lái)看，LTCC全球推廣后年節(jié)電量可達(dá)4.75 TWh，光伏發(fā)電增量165.12 TWh，預(yù)計(jì)年二氧化碳減排量達(dá)14.3億噸。
這項(xiàng)研究克服了傳統(tǒng)氧化鋁陶瓷加工的高溫限制，為高性能PRC材料的大規(guī)模制備和實(shí)際應(yīng)用提供了可行方案。研究團(tuán)隊(duì)預(yù)計(jì)，這項(xiàng)工作將推動(dòng)PRC材料在可持續(xù)節(jié)能和能源捕獲方面的大規(guī)模應(yīng)用，加速全球向氣候中和基礎(chǔ)設(shè)施的轉(zhuǎn)型。
參考來(lái)源：
碳中和產(chǎn)學(xué)研、PCI可名
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/山林）
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