用于节能降温的热塑性聚氨酯基膜材料研究进展

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2025.05.002

中国塑料 ›› 2025, Vol. 39 ›› Issue (5): 9-17.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2025.05.002

用于节能降温的热塑性聚氨酯基膜材料研究进展

安静静, 张浩宇, 刘宪虎, 邵春光()

工业装备结构分析优化与CAE软件全国重点实验室，橡塑模具国家工程研究中心，郑州 450002

收稿日期:2024-07-28 出版日期:2025-05-26 发布日期:2025-05-22
通讯作者: 邵春光（1982—），男，教授，从事高分子加工过程中的物理问题研究，shaochg@zzu.edu.cn
E-mail:shaochg@zzu.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金（52273027）

Research progress in thermoplastic polyurethane⁃based film materials for energy saving and cooling

AN Jingjing, ZHANG Haoyu, LIU Xianhu, SHAO Chunguang()

State Key Laboratory of Structural Analysis，Optimization and CAE Software for Industrial Equipment，National Engineering Research Center for Advanced Polymer Processing Technology，Zhengzhou University，Zhengzhou 450002，China

Received:2024-07-28 Online:2025-05-26 Published:2025-05-22
Contact: SHAO Chunguang E-mail:shaochg@zzu.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

随着经济的迅速发展，温室气体排放和能源消耗等问题变得日益严峻。为了缓解能源危机、推动绿色低碳发展，迫切需要开发高效的节能降温材料。近年来，热塑性聚氨酯弹性体（TPU）作为一种潜在的高性能节能降温材料备受关注。本文从节能降温材料的结构设计出发，综述了TPU基膜材料的节能降温机制、制备方法和应用场景，总结了TPU薄膜在节能降温方面的优势，并对其发展前景进行了展望。

关键词: 节能降温, 热塑性聚氨酯, 结构设计, 应用

Abstract:

With the rapid development of economy， the problems of greenhouse gas emissions and energy consumption have become increasingly serious. In order to reduce energy consumption and promote green and low carbon developments， it is urgent to develop the efficient energy⁃saving and cooling materials. In recent years， thermoplastic polyurethane elastomer （TPU） has attracted more and more attention as a potential high⁃performance energy⁃saving cooling material. Starting from the structural design of energy⁃saving cooling materials， this paper reviewed the energy⁃saving cooling mechanism， preparation methods， and application scenarios of TPU⁃base film materials， summarized the advantages of energy⁃saving cooling by using TPU⁃based film， and looked forward to its development prospects in future.

Key words: energy saving and cooling, thermoplastic polyurethane, structure design, application

中图分类号:

TQ323.8

安静静, 张浩宇, 刘宪虎, 邵春光. 用于节能降温的热塑性聚氨酯基膜材料研究进展[J]. 中国塑料, 2025, 39(5): 9-17.

AN Jingjing, ZHANG Haoyu, LIU Xianhu, SHAO Chunguang. Research progress in thermoplastic polyurethane⁃based film materials for energy saving and cooling[J]. China Plastics, 2025, 39(5): 9-17.

图/表 11

图1 太阳光谱能量分布［5］

Fig.1 Solar energy distribution［5］

图2 （a）多孔TPU膜的制备工艺示意图，（b）多孔TPU膜的降温机理和微观结构，（c）多孔TPU膜内孔尺寸分布［17］

Fig.2 （a） Schematic diagram of fabrication process of the porous TPU membrane，（b） cooling mechanism and microstructure of the porous TPU membrane，（c） size distribution of pores in the porous TPU membrane［17］

图3 （a）制备多孔TPU膜的TIPS工艺示意图，（b）多孔TPU膜的横截面照片，（c）多孔TPU膜孔径分布［20］

Fig.3 （a） Schematic illustration of TIPS process of preparation of the porous TPU membrane，（b） cross⁃sectional image of the porous TPU membrane，（c） pore size distribution of the porous TPU membrane［20］

图4 静电纺丝薄膜的SEM照片［26］

Fig.4 SEM images of the electrospun films［26］

图5 （a）TPU基双层薄膜蒸发散热示意图，（b）反重力定向排汗示意图［28］

Fig.5 （a） Schematic diagram of evaporative heat dissipation of the TPU based dual⁃layer film，（b） schematic diagrams of antigravity directional perspiration through the TPU［28］

图6 TPU纤维的横截面照片［30］

Fig.6 Cross section images of the TPU fibers［30］

图7 多层BN⁃GNP/TPU复合薄膜的制备工艺示意图［34］

Fig.7 Schematic diagram of fabrication process of the multilayered BN⁃GNP/TPU composite film［34］

图8 TPU/MWCNTs/ATOs复合薄膜的制备［37］

Fig.8 Preparation of the TPU/MWCNTs/ATOs composite films［37］

图9 （a）实验装置示意图及摄影照片，（b）多孔TPU冷却器和环境的室外实验结果［20］

Fig.9 （a） Schematic illustration and photographic image of experimental setup，（b） outdoor experimental results of the porous TPU cooler and ambient in Daejeon city［20］

图10 实际主动冷却性能测量［34］

Fig.10 Realistic active cooling performance measurement［34］

图11 加热时间内的设定点（a）温度变化和（b）分布，（c）25 ℃下不同hBN负载量TPU复合薄膜的红外热图像［46］

Fig.11 Set⁃point （a） temperature variations and （b） distributions over heating time，（c） infrared thermal images of the TPU/hBN composite films with various loadings at 25 ℃［46］

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