[논문 리뷰] High-Throughput In-Situ Fabrication of Fibrous Membranes Enables Scalable Passive Radiative Cooling

Hanzhuo Shao, Xiaoli Huang외 6명|arXiv (Cornell University)|2026. 02. 07.

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한 줄 요약

논문은 Y2O3 나노입자를 포함한 SEBS 섬유 멤브레인을 내재된 고처리량 현장 제조 방법(solution blow spinning)을 사용하여 비저온가스 냉각에 의한 수동적 방사 냉각(passive radiative cooling)을 구현하고, 비평면 비도전성 표면에서도 확장 가능하며 재활용 가능함.

ABSTRACT

Deploying fibrous membranes for passive daytime radiative cooling (PDRC) on large and irregular surfaces is highly desirable but remains challenging, owing to the slow deposition rates and the need for electrically conductive substrates in conventional electrospinning. Here, we demonstrate a high-throughput in-situ strategy for fabricating nanocomposite PDRC fibrous membranes via solution blow spinning. This method achieves deposition rates 8-12 times faster than electrospinning and can be applied directly onto nonplanar, nonconductive objects. The resulting membranes, composed of styrene-ethylene-butylene-styrene (SEBS) fibers embedded with Y2O3 nanoparticles, achieve sub-ambient cooling of up to 7.0 °C outdoors, effectively delaying ice melting. Moreover, they are fully recyclable through simple cleaning, dissolution, and reprocessing. This scalable and sustainable fabrication route provides a versatile and practical platform for integrating PDRC fibrous membranes across diverse surfaces, paving the way toward real-world thermal management applications.

연구 동기 및 목표

• 대규모 또는 불규칙한 표면에서 PDRC 섬유 멤브레인 배치를 도전 과제로 해결한다.
• 비평면, 비도전성 기판에서 작동하는 고처리량의 현장 내 제조 방법을 개발한다.
• SEBS와 Y2O3를 이용한 나노복합 섬유 멤브레인이 상당한 아랫온도 냉각을 제공하도록 한다.
• 제조 경로가 확장 가능하고 재활용 가능하며 실제 열 관리에 적용 가능하도록 한다.

제안 방법

• SEBS/Y2O3 섬유 멤브레인을 대상에 직접 도포하기 위해 solution blow spinning을 사용한다.
• 전통적인 electrospinning과 비교하여 증착 속도를 8-12배의 속도로 보고한다.
• 현장 내 응용 가능성을 보여주기 위해 비평면 및 비도전성 기판에서 제조한다.
• 현장 외부의 아랫온도 냉각 측정으로 냉각 성능을 특징화한다.
• 멤브레인의 세척, 용해 및 재가공을 통한 재활용 가능성을 입증한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 solution blow spinning이 불규칙한 표면에서 PDRC 섬유 멤브레인의 고처리량 현장 제조를 가능하게 하는가?
• RQ2 이 응용에 대해 electrospinning과 비교했을 때 상대적 증착 속도 개선은 어느 정도인가?
• RQ3 SEBS 섬유에 Y2O3 나노입자를 포함한 섬유가 실외에서 측정 가능한 아랫온도 냉각을 달성하고 얼음 용해를 지연시키는가?
• RQ4 제조된 멤브레인이 간단한 세척 및 재가공을 통해 완전히 재활용 가능한가?

주요 결과

• 증착 속도가 electrospinning보다 8-12배 빠르다.
• Y2O3 나노입자가 포함된 SEBS 섬유로 구성된 멤브레인이 실외에서 최대 7.0 °C의 아랫온도 냉각을 달성한다.
• 냉각 성능은 대형 및 불규칙한 표면에서 실외로 시연된다.
• 멤브레인은 세척, 용해 및 재가공을 통해 완전히 재활용 가능하다.
• 제조 경로는 확장 가능하며 비평면, 비도전성 물체에 적용된다.