Research progress in electrospinning technology for polymer⁃based radiative cooling materials

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2025.10.018

Abstract

Abstract:

Polymer⁃based radiative cooling materials represent a promising technology for passive thermal management， leveraging spectral control to achieve substantial energy savings and multi⁃scenario applicability. This review elucidates the fundamental principles of radiative cooling and expounds on the unique advantages of electrospinning technology for preparing high⁃performance cooling membranes. The critical strategies to optimize cooling efficiency through material choice， nano⁃micro structural design， and membrane architecture was emphasized. Furthermore， the applications of electrospun radiative coolers in smart textiles， personal equipment， and energy⁃efficient buildings were examined. The review concluded by identifying prevailing challenges and prospective research directions for scalable manufacturing， thereby addressing the path toward industrialization.

Key words: radiative cooling, electrospinning, polymer, membrane, structure regulation

CLC Number:

TQ320

QUAN Shumiao, ZHANG Zhe, YU Dan, DU Runping. Research progress in electrospinning technology for polymer⁃based radiative cooling materials[J]. China Plastics, 2025, 39(10): 113-120.

Figures/Tables 7

References 26

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国家	碳达峰			碳中和实现时间/年	承诺性质
国家	实现时间/年	峰值总量/亿吨CO₂eq	人均排放量/亿吨CO₂eq	碳中和实现时间/年	承诺性质
中国	2030	101.75^*	7.27^*	2060	政策宣示
英国	1973	8.07	14.05	2050	法律规定
欧盟	1990	48.54	10.28	2050	提交联合国
美国	2007	74.16	24.46	2050	政策宣示
日本	2013	14.08	11.17	2050	政策宣示
韩国	2013	6.97	13.82	2050	政策宣示

国家	碳达峰			碳中和实现时间/年	承诺性质
国家	实现时间/年	峰值总量/亿吨CO₂eq	人均排放量/亿吨CO₂eq	碳中和实现时间/年	承诺性质
中国	2030	101.75^*	7.27^*	2060	政策宣示
英国	1973	8.07	14.05	2050	法律规定
欧盟	1990	48.54	10.28	2050	提交联合国
美国	2007	74.16	24.46	2050	政策宣示
日本	2013	14.08	11.17	2050	政策宣示
韩国	2013	6.97	13.82	2050	政策宣示

工艺			参数	备注
厌氧消化	热耗	加热热耗	C₁×（T₂-T₁）	C₁：湿污泥比热容，4.01 kJ/（kg ^.^oC）； T₂：中温消化温度，35 ^oC； T₁：进泥温度，25 ^oC；
		保温热耗	A×t×λ×（T₂-T_A）×1.2×V×ρ	消化池：圆柱体，高30 m，直径16 m； A：消化池的散热面积，1 909.12 m²； V：消化池的体积，6 928.8 m³； ρ：湿污泥密度； t：保温时间，20天； λ：消化池导热系数，2.5 kJ/（m²^. h ^.^oC）； T_A：池外介质温度，25 ^oC；
		锅炉热效率	84 %^［20］	流化床锅炉
	电耗	机械脱水	50 kWh/t DS^［21］	-
	药耗	FeCl₃添加量（机械脱水）	30 kg/t DS	排放因子为8.3 kgCO₂eq/kg^［6］
	药耗	CaO添加量（机械脱水）	50 kg/t DS	排放因子为1.4 kgCO₂eq/kg^［6］
	污水处理	污泥消化液COD含量	900 mg/L^［14］	-
好氧堆肥	电耗		40~80 kWh/t DS^［14］	取60 kWh/t DS
好氧堆肥	污水处理	堆肥污水COD含量	2 000~6 000 mg/L^［14］	取4 000 mg/L
填埋	电耗	深度脱水	125 kWh/t DS^［14］	深度脱水后含水率为60 %
	药耗	深度脱水	PAM添加比例为0.15 %^［22］	PAM为聚丙烯酰胺，排放因子为25 kgCO₂eq/kg^［6］
	油耗	填埋	21 kg/t DS^［22］	-
	污水处理	深度脱水污水COD含量	800 mg/L^［23］	-
焚烧	热耗	干化	2 880~3 550 kJ/kgH₂O^［23］	干化至含水率为30 %，取3 000 kJ/kg H₂O，干化机热效率取80 %
	电耗	干化	0.05~0.2 kWh/kg H₂O^［23］	取0.1 kWh/kg H₂O
		焚烧炉焚烧	400 kWh/t DS^［14］	焚烧炉
	药耗	烟气处理	NaOH添加量为17.86 kg/t DS^［24］	NaOH排放因子为1.602 kgCO₂eq/kg^［25］
	天然气消耗量	干化	4.5~20 m³/t DS^［14］	天然气为辅助燃料，取6 m³/t DS
	污水处理	干化污水COD含量	2 000 mg/L^［14］	-
热解	电耗	干化	0.05~0.2 kWh/kg H₂O^［23］	取0.1 kWh/kg H₂O
	电耗	热解	200~550 kWh/t DS^［26］	取300 kWh/t DS
	热耗	干化	2 880~3 550 kJ/kgH₂O^［23］	干化至含水率为20 %，取3 000 kJ/kg H₂O，干化机热效率取80 %
	药耗	烟气处理	NaOH添加量为5.36 kg/t DS	为焚烧工艺烟气处理过程药耗的30 %
	天然气消耗量	干化	4.5~20 m³/t DS^［14］	天然气为辅助燃料，取7 m³/t DS
	污水处理	干化污水COD含量	2 000 mg/L^［14］	-

工艺			参数	备注
厌氧消化	热耗	加热热耗	C₁×（T₂-T₁）	C₁：湿污泥比热容，4.01 kJ/（kg ^.^oC）； T₂：中温消化温度，35 ^oC； T₁：进泥温度，25 ^oC；
		保温热耗	A×t×λ×（T₂-T_A）×1.2×V×ρ	消化池：圆柱体，高30 m，直径16 m； A：消化池的散热面积，1 909.12 m²； V：消化池的体积，6 928.8 m³； ρ：湿污泥密度； t：保温时间，20天； λ：消化池导热系数，2.5 kJ/（m²^. h ^.^oC）； T_A：池外介质温度，25 ^oC；
		锅炉热效率	84 %^［20］	流化床锅炉
	电耗	机械脱水	50 kWh/t DS^［21］	-
	药耗	FeCl₃添加量（机械脱水）	30 kg/t DS	排放因子为8.3 kgCO₂eq/kg^［6］
	药耗	CaO添加量（机械脱水）	50 kg/t DS	排放因子为1.4 kgCO₂eq/kg^［6］
	污水处理	污泥消化液COD含量	900 mg/L^［14］	-
好氧堆肥	电耗		40~80 kWh/t DS^［14］	取60 kWh/t DS
好氧堆肥	污水处理	堆肥污水COD含量	2 000~6 000 mg/L^［14］	取4 000 mg/L
填埋	电耗	深度脱水	125 kWh/t DS^［14］	深度脱水后含水率为60 %
	药耗	深度脱水	PAM添加比例为0.15 %^［22］	PAM为聚丙烯酰胺，排放因子为25 kgCO₂eq/kg^［6］
	油耗	填埋	21 kg/t DS^［22］	-
	污水处理	深度脱水污水COD含量	800 mg/L^［23］	-
焚烧	热耗	干化	2 880~3 550 kJ/kgH₂O^［23］	干化至含水率为30 %，取3 000 kJ/kg H₂O，干化机热效率取80 %
	电耗	干化	0.05~0.2 kWh/kg H₂O^［23］	取0.1 kWh/kg H₂O
		焚烧炉焚烧	400 kWh/t DS^［14］	焚烧炉
	药耗	烟气处理	NaOH添加量为17.86 kg/t DS^［24］	NaOH排放因子为1.602 kgCO₂eq/kg^［25］
	天然气消耗量	干化	4.5~20 m³/t DS^［14］	天然气为辅助燃料，取6 m³/t DS
	污水处理	干化污水COD含量	2 000 mg/L^［14］	-
热解	电耗	干化	0.05~0.2 kWh/kg H₂O^［23］	取0.1 kWh/kg H₂O
	电耗	热解	200~550 kWh/t DS^［26］	取300 kWh/t DS
	热耗	干化	2 880~3 550 kJ/kgH₂O^［23］	干化至含水率为20 %，取3 000 kJ/kg H₂O，干化机热效率取80 %
	药耗	烟气处理	NaOH添加量为5.36 kg/t DS	为焚烧工艺烟气处理过程药耗的30 %
	天然气消耗量	干化	4.5~20 m³/t DS^［14］	天然气为辅助燃料，取7 m³/t DS
	污水处理	干化污水COD含量	2 000 mg/L^［14］	-