Composite hybride à changement de phase radiatif hiérarchisé bio-inspiré avec une puissance de refroidissement record.

Le refroidissement radiatif passif de jour (PDRC) offre une voie durable pour réduire la consommation d'énergie de refroidissement et les émissions de gaz à effet de serre. Cependant, les matériaux PDRC conventionnels présentent une puissance de refroidissement limitée (-2), insuffisante pour répondre aux besoins de refroidissement croissants. Bien que l'intégration de matériaux à changement de phase améliore la capacité de refroidissement, équilibrer le refroidissement radiatif, la chaleur latente et les performances de transfert de chaleur reste un défi en raison de leurs exigences conflictuelles. Inspiré par le mécanisme de diffusion de la lumière des systèmes de nacre-perle, des composites hybrides de refroidissement à changement de phase radiatif (RPHC) micro-structurés hiérarchiquement avec une morphologie homogène sont développés via une stratégie de pré-retrait d'eau. Le composite combine une matrice de cellulose microfibrillée multicouche (MFC) avec des capsules à changement de phase en structure noyau-enveloppe (PCC), atteignant une réflectivité solaire de 0,969 et une émissivité dans l'infrarouge moyen de 0,958. L'intégration efficace des PCC fournit une chaleur latente élevée de 132,1 J g-1. Ce design inspiré de la nacre-perle permet une puissance PRHC record de 226 W m-2 et une réduction de température moyenne de 10,1 °C en dessous de l'ambiante. Appliqué aux enveloppes de bâtiment, le composite MFC/PCC réduit l'utilisation d'énergie de refroidissement jusqu'à 4,4 %, pouvant potentiellement réduire les émissions mondiales de CO2 de 1,22 milliard de tonnes métriques par an. Dans l'ensemble, ce travail fournit des matériaux innovants d'économie d'énergie pour des économies d'énergie et une neutralité carbone.