[論文レビュー] High-Throughput In-Situ Fabrication of Fibrous Membranes Enables Scalable Passive Radiative Cooling

Hanzhuo Shao, Xiaoli Huang+6 more|arXiv (Cornell University)|Feb 7, 2026

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ひとこと要約

この論文は、ソリューションブロー紡糸法を用いてSEBS繊維膜にY2O3ナノ粒子を埋め込み、受動的放射冷却を実現する高スループットの現場製造法を示し、非平面・非導電表面上でスケーラブルで、リサイクル可能であることを示しています。

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.

研究の動機と目的

• 大きな表面や不規則な表面にPDRC繊維膜を展開する課題に対処する。
• 非平面・非導電基板で機能する高スループットの現場製造法を開発する。
• SEBSとY2O3を組み込んだナノ複合繊維膜を作成し、顕著なサブ平均温度 cooling を提供する。
• 製造経路をスケーラブルでリサイクル可能、実世界の熱管理へ適応可能にする。

提案手法

• targets に直接SEBS/Y2O3繊維膜をデポジットするためにsolution blow spinningを用いる。
• 従来の電紡とデポジション速度を比較し、8-12倍の高速化を報告する。
• 非平面・非導電基板上で現場適用性を示す。
• サブ平均cooling測定（屋外）で冷却性能を特性化する。
• 膜の清掃・溶解・再処理を通じたリサイクル性を実証する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ソリューションブロー紡糸が irregular surfaces 上でPDRC繊維膜の高スループット・現場製造を可能にするか。
• RQ2 この用途における電紡と比較したデポジション速度の相対的改善はどれくらいか。
• RQ3 Y2O3ナノ粒子を埋め込んだSEBS繊維は、野外で有意なサブ平均冷却と氷の融解遅延を達成するか。
• RQ4 製造膜は単純な清掃と再処理で完全にリサイクル可能か。

主な発見

• デポジション速度は電紡より8-12倍速い。
• Y2O3ナノ粒子を埋め込んだSEBS繊維膜は、屋外で最大7.0 °Cのサブ平均冷却を達成する。
• 大規模かつ不規則な表面での冷却性能を屋外で実証している。
• 膜は清掃・溶解・再処理により完全にリサイクル可能である。
• 製造経路はスケーラブルで、非平面・非導電対象にも適用可能である。