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夏天到來,降溫就成了大問題。現(xiàn)在最有效的降溫方法是開空調(diào),不過空調(diào)不僅費錢費電,還會增加溫室氣體排放。有什么辦法既環(huán)保又降溫呢?
科羅拉多大學(xué)的尹曉波和楊容貴在《科學(xué)》雜志上發(fā)表文章表示,他們找到了可能的替代方法。兩位研究者發(fā)明了一種無需制冷劑、無需電力就可以為建筑降溫的薄膜,不僅效果顯著,也可以大規(guī)模生產(chǎn),成本非常低,每平方米只需大約50美分,折合人民幣也才3元多。
這種新型薄膜的工作原理是“輻射冷卻”,利用特定波長的紅外輻射可以直接被輻射到外太空的特性。只要先把多余的熱量轉(zhuǎn)化為特定波長的紅外線,然后就可以把它們永久“扔”進宇宙。
尹曉波和楊容貴并不是這種技術(shù)的首創(chuàng)人。斯坦福大學(xué)的華裔科學(xué)家范善輝于2014年就報告了一種采用輻射冷卻技術(shù)降溫的材料,并于2016年12月在國際學(xué)術(shù)權(quán)威刊物《自然通訊》雜志發(fā)表論文,表示這種材料至少可以使物體溫度比環(huán)境溫度下降攝氏33度,在陽光照射期間,最高可降低攝氏42度。
范善輝的技術(shù)是在玻璃表面加上多層涂層,把導(dǎo)熱的紅外光直接輻射進太空,并且不會加熱空氣。但是,這種設(shè)備還無法實現(xiàn)大規(guī)模制造。
能把熱量“扔”進太空
尹曉波和楊容貴的發(fā)明解決了大規(guī)模生產(chǎn)和成本的問題。他們的降溫薄膜由透明的聚合物制成,這是一種塑料,商業(yè)名稱是TPX。他們把TPX加工約50微米厚的薄膜,將一面鍍上銀,另一面隨機鑲嵌許多直徑在8微米左右的小玻璃珠。
在屋頂上鋪設(shè)時,鍍銀的一面朝下,太陽光會就被TPX塑料反射回去,防止熱量向下滲透。但制冷的關(guān)鍵還在于薄膜上添加的小玻璃珠。
調(diào)整玻璃微珠的直徑就可以改變它們發(fā)出紅外線的波長,8微米的玻璃珠把降溫薄膜下面的熱量以波長8-14微米的紅外線形式發(fā)射出去。而對這個波長的紅外線,地球的大氣層幾乎是透明的,不會進行反射、吸收和散射。降溫薄膜就用這種方式,把熱量直接“扔進”太空。
這種薄膜冷卻效應(yīng)相當(dāng)強勁。研究小組估計,在美國一棟普通房子的屋頂鋪設(shè)20平方米這種薄膜,就足以在室外溫度達37°C時把室內(nèi)溫度保持在20°C。
空調(diào)只是把室內(nèi)熱量交換到室外,不會減少地球的總熱量,甚至在工作過程中還會制造新熱量。尹曉波和他的同事發(fā)明的降溫薄膜,就像倒垃圾一樣把熱量排放到太空,不僅能降溫,還能緩解地球暖化現(xiàn)象,意義非常大。
如果夏天用在大樓外面,有望節(jié)省很大一筆開空調(diào)的費用,但冬天就需要有一個控制系統(tǒng),讓它不發(fā)揮作用。尹曉波教授說他們的團隊正在進行二次開發(fā),“讓降溫材料變成一個像空調(diào)系統(tǒng)一樣,什么時候需要制冷就打開,不需要制冷可以關(guān)掉,甚至制冷的多少也可以控制。”這需要在降溫薄膜的基礎(chǔ)上增加其它控制設(shè)備,比如在冬天時讓它反過來,使熱量進得來出不去。雖然這樣做不可能實現(xiàn)零耗電,但是肯定會比空調(diào)節(jié)能。
降溫薄膜這么神奇,紫牛新聞記者自然關(guān)心什么時候能普及。尹教授坦言目前還沒有任何的應(yīng)用實例,但由于材料成本低,制作工藝不復(fù)雜,在大規(guī)模生產(chǎn)方面并沒有很大的障礙?,F(xiàn)在他們已經(jīng)可以生產(chǎn)接近半米寬的薄膜,并且是連續(xù)生產(chǎn),更擴大化的生產(chǎn)是一點問題也沒有。
尹曉波教授說,他們的團隊正準備在國內(nèi)進行制造業(yè)的開發(fā),幾個月前也有了早期企業(yè)的建立。他表示:“我們在全力以赴做這件事情,希望一到兩年之內(nèi)可以將材料投放到市場。”
等到這種降溫“神器”走進千家萬戶,也許以后再到夏季“集中供暖”時,我們就能躺在涼爽的屋子里,不用再為快速跳動的電表擔(dān)心,城市供電也不會動不動就拉警報。