真牛！一張薄膜能將室溫狂降17℃

最近天氣炎熱,走在大馬路上就像進入了燒烤模式。大家都直呼:「命是空調給的。」但是,空調連續開機也帶來了很多問題,比如:耗電量飛升!那麼有辦法解決嗎?美國科羅拉多大學的研究者找到了一種無需製冷劑、無需電力就可以為建築降溫的薄膜,冷卻效果非常強勁,成本非常低廉,被稱為有劃時代意義的降溫材料,而這種材料的主要發明人之一尹曉波還是南京大學畢業的蘇州人。

實習生 宋菲

紫牛新聞記者 宋世鋒

這個降溫「神器」怎麼用?

夏天用它來貼在房頂上,直接降溫一二十攝氏度;

把它包在電腦、手機上,不會過熱了;

夏天用它做衣服,就是真正的「空調服」

……

是不是很神奇?

這個發明 用的是高科技材料,猛甩空調幾條街

每年一到夏季,降溫就成了大問題。現在最有效的降溫方法是開空調,不過空調不僅費錢費電,還會增加溫室氣體排放。

科羅拉多大學的尹曉波和楊容貴在《科學》雜誌上發表文章表示,他們找到了可能的替代方法。兩位研究者發明了一種無需製冷劑、無需電力就可以為建築降溫的薄膜,不僅效果顯著,也可以大規模生產,成本非常低,每平方米只需大約50美分,摺合人民幣也才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。只要先把多餘的熱量轉化為特定波長的紅外線,然後就可以把它們永久「扔」進宇宙。

尹曉波和楊容貴並不是這種技術的首創人。斯坦福大學的華裔科學家范善輝於2014年就報告了一種採用輻射冷卻技術降溫的材料,並於2016年12月在國際學術權威刊物《自然通訊》雜誌發表論文,表示這種材料至少可以使物體溫度比環境溫度下降33攝氏度,在陽光照射期間,最高可降低42攝氏度。

范善輝的技術是在玻璃表面加上多層塗層,把導熱的紅外光直接輻射進太空,並且不會加熱空氣,但是,這種設備還無法實現大規模製造。

這個發明 價格便宜,能把熱量「扔」進太空

尹曉波和楊容貴的發明解決了大規模生產和成本的問題。他們的降溫薄膜由透明的聚合物製成,這是一種塑料,商業名稱是TPX。他們把TPX加工成約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,但製冷的關鍵還在於薄膜上添加的小玻璃珠。

調整玻璃微珠的直徑就可以改變它們發出紅外線的波長,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。

這種薄膜冷卻效應相當強勁。研究小組估計,在美國一棟普通房子的屋頂鋪設20平方米這種薄膜,就足以在室外溫度達37℃時把室內溫度保持在20℃。

空調只是把室內熱量交換到室外,不會減少地球的總熱量,甚至在工作過程中還會製造新熱量。尹曉波和他的同事發明的降溫薄膜,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象,意義非常大。

這個發明 發明者之一是蘇州人,愛看揚子晚報

尹曉波和楊容貴的論文是今年3月份在《科學》雜誌上發表的,立刻得到科學界的高度評價,今年夏天長江中下游地區遇到罕見的連續高溫,普通民眾也開始關注到這種降溫「神器」。

紫牛新聞記者與尹曉波教授取得聯繫,湊巧的是尹教授當時正在蘇州,他說:「我是蘇州人, 南京大學物理系畢業的,對揚子晚報很熟悉。」談到創新性,尹曉波教授說:「現在市場上所謂的降溫塗料、材料或是窗戶貼膜,都是增加太陽光的反光和減少太陽光的吸收,降低熱量的吸引,但是像我們這樣能夠使周圍溫度降低的,還沒有這樣的材料。」

紫牛新聞記者問,這種材料就像一個單向的閘門,熱量出得去,進不來,天熱時雖然降溫效果顯著,但是天冷的時候會不會導致更冷?

尹曉波教授說:「這個材料可以直接使用,但是有一定的使用範圍,用在一年四季都需要降溫的地方,譬如說降溫的卡車,或者是城市四周的冷庫,種植保鮮蔬菜等地方。」

如果夏天用在大樓外面,有望節省很大一筆開空調的費用,但冬天就需要有一個控制系統,讓它不發揮作用。尹曉波教授說他們的團隊正在進行二次開發,「讓降溫材料變成一個像空調系統一樣,什麼時候需要製冷就打開,不需要製冷可以關掉,甚至製冷的多少也可以控制。」這需要在降溫薄膜的基礎上增加其它控制設備,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零耗電,但是肯定會比空調節能。

降溫薄膜這麼神奇,紫牛新聞記者自然關心什麼時候能普及。尹教授坦言目前還沒有任何的應用實例,但由於材料成本低,製作工藝不複雜,在大規模生產方面並沒有很大的障礙。現在他們已經可以生產接近半米寬的薄膜,並且是連續生產,更擴大化的生產是一點問題也沒有。

尹曉波教授說,他們的團隊正準備在國內進行製造業的開發,幾個月前也有了早期企業的建立。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,也許以後再到夏季老天「集中供暖」時,我們就能躺在涼爽的屋子裡,不用再為快速跳動的電錶擔心,城市供電也不會動不動就拉警報。

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