SBIR Phase I: Passive Radiative Composite Material

SBIR第一期:无源辐射复合材料

基本信息

  • 批准号:
    1648007
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 22.5万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2016
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2016-12-01 至 2017-11-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The broader impact/commercial potential of this Small Business Innovation Research (SBIR) Phase I project will be observed through a direct reduction in the energy consumption required by large industrial facilities, commercial buildings, campuses, and homes. Due to reduced cooling demands as a result of carefully designed radiative properties, the sustainability of federal and industry facilities will be significantly improved with the installation of PRC roofing material for building energy management. A complementary function of PRC roofing is found with the potential for enhanced condensation from the ultra-cool surface, presenting the ability to integrate PRC for improved rooftop water harvesting, directly impacting critical water supply issues and the expensive effects of drought on regional agriculture. The market demand for cool roofing materials has exceeded $750M, annually, and is expected to grow with recent energy regulations. PRC roofing material can expect to compete in a growing industry due to non-trivial improvement over state-of-the-art options in commercial cool roofing products and the economic fabrication method identified in the PRC conceptual design stage. Opportunities extend beyond structural thermal management to facilities dedicated to condensation of atmospheric water vapor in isolated regions without access to satisfactory water supplies, and portable use for emergency water harvesting.The proposed project will provide the critical design, testing, and experimental validation needed to transition PRC technology into the commercial sector. Designs based on electromagnetic and thermal modeling include composite material options capable of providing passive radiative flux of over 100 Watts per square meter of installed material. This passive cooling advantage?relative to current commercial cool roofing materials?is expected to create significant long-term cost-savings and reduction in fossil fuel usage for climate controlled structures. PRC material properties designed to be selective across the ultraviolet-visible-infrared spectrum offer the opportunity for intelligent thermal management through reflection of visible and near-infrared portions of the radiative spectrum, while emitting strongly in the 8-13 ìm atmospheric transmission window. A primary objective of the SBIR project is to optimize PRC designs considering full spectrum properties with three criteria in mind: thermal efficiency improvement, prototype fabrication, and large batch manufacturing economy. The second primary objective is sub-scale fabrication and spectral characterization of the PRC roofing material. Subsequent demonstration of a functional PRC sample with quantified passive cooling power is key to the goals of attracting licensing clients and/or investments for commercial-grade manufacturing.
这项小型企业创新研究(SBIR)I阶段项目的更广泛的影响/商业潜力将通过直接减少大型工业设施,商业建筑,校园和房屋所需的能源消耗来观察。由于经过精心设计的辐射特性的导致冷却需求的减少,联邦和行业设施的可持续性将通过安装用于建筑能源管理的PRC屋面材料可显着提高。发现了PRC屋顶的完整功能,具有从超酷表面增强冷凝水的潜力,具有将PRC整合起来改善屋顶水收集的能力,直接影响关键的供水问题以及干旱对区域农业的昂贵影响。每年对凉爽屋顶材料的市场需求超过7.5亿美元,预计随着最近的能源法规的增长。由于对商业凉爽屋顶产品的最先进选择以及在中国概念设计阶段确定的经济制造方法,中国屋顶材料可以期望在不断增长的行业中竞争。机会扩展到结构性的热管理到专门用于隔离区域中大气水蒸气的设施,而无需获得满意水供应,并用于紧急水收集。拟议的项目将提供关键的设计,测试和实验验证,以将PRC技术过渡到商业部门。基于电子和热建模的设计包括能够提供每平方米安装材料100瓦的无源辐射通量的复合材料选项。相对于当前的商业冷却屋顶材料而言,这种被动冷却优势?预计会产生大量的长期成本储蓄,并减少化石燃料使用的气候控制结构。旨在在紫外线可见的红外光谱中具有选择性的PRC材料特性,通过反射可见的辐射谱的可见和近红外部分,为智能热管理提供了机会,同时在8-13的大气传输窗口中强烈发射。 SBIR项目的主要目的是考虑具有三个标准的全光谱特性的优化PRC设计:热效率提高,原型制造和大批制造经济。第二个主要目标是中国屋顶材料的亚尺度制造和光谱表征。随后展示具有量化的无源冷却能力的功能性PRC样本是吸引许可客户和/或商业级制造投资的目标的关键。

项目成果

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