中国传统建筑悠久而独特，距今已有约2500年的历史，在这漫长的岁月中，中国建筑形成了自己独特的风格和特点。作为一种重要的建筑材料，中国传统建筑中的瓦片不仅具有良好的温度调节性能、同时也是一种有效的物理屏障。受传统中国建筑的启发，华中科技大学瞿金平院士/吴婷副教授联合吉林大学常志勇教授设计并制备了一种用于温度调节、能量回收和水滴收集的智能瓦片，该瓦片由聚乙烯/二氧化硅/硫酸钡复合物、半导体发电模块和LED芯片组成。在表面和界面功能的协同作用下，智能瓦片展现出卓越的辐射冷却性能，其表面和底部温度分别比环境温度低5.4°C和12.1°C。此外，瓦片表面还具有接触角为151°和滚动角为42°的异质润湿性，这使其能够高效地凝结水分并运输水滴。得益于辐射冷却性能和异质润湿性，在为期一个月的户外雾气收集实验中，该瓦片在不输入任何电力的情况下稳定且持续地运行，其集水流量保持在约23.2至50.0 g/m²/h之间。更为重要的是，智能瓦片集成了照明系统，有效地利用了LED产生的废热进行发电，同时降低了LED芯片的温度，保证其工作效率。该智能瓦片的发展和利用为绿色建筑的设计和建造提供了一种可持续、节能和前瞻性的解决方案，同时为缓解全球水资源短缺和能源危机提供了新的途径。相关工作以“Chinese Architecture Inspired Smart Roof Tile Integrating Radiation Cooling, Water Harvesting, and Energy Recycling”为题发表在《 Nano Energy 》上。

图1 仿生智能瓦片的功能与结构

瞿金平院士华中科技大学团队自2019年组建至今，主要围绕多相多组分体系传递与反应过程强化、生态难消纳物质绿色化替代与再利用、功能材料绿色高效制造与产业化应用开展相关研究工作。团队与国内外众多高校、研究机构和企业保持密切合作，目前在研纵向和横向项目多项，拥有一批先进的高分子材料合成、加工和测试表征仪器设备，具备完善的研究设施和科研条件。团队常年招收硕士研究生、博士研究生、科研助理、机械工程师和博士后（tingwu@hust.edu.cn）。

吴婷，华中科技大学化学与化工学院副教授，长期致力于聚合物成型加工新方法与仿生功能高分子复合材料研究，在Adv. Mater.、Adv. Funct. Mater.、ACS Nano、Nano Energy、Small、Chem. Eng. J.、J. Mater. Chem. A等期刊上发表SCI收录论文40余篇，其中一作/通讯SCI论文30余篇，4篇入选ESI Top 1%高被引，1篇入选热点论文，研究成果被《科技日报》多次报道，申请发明专利10余件，主持国家自然科学基金青年项目、国家重点研发计划项目子课题、湖北省自然科学基金青年项目等国家/省部级科技项目4项，主持横向项目3项，现任杂志《Journal of Bionic Engineering》和《塑料工业》青年编委。

全文链接：
https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2024.109709

来源：高分子科学前沿

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