廉价“塑料膜”帮你保持凉爽

摘要

世界范围内,对降温、冷却的需求消耗了大量的能源。随着人类活动导致的气候变暖日益加剧,寻找更加绿色环保的降温冷却手段势在必行。一项新的研究在这方面做出了有益的探索,利用辐射冷却开发出廉价的冷却手段。

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​(文/魏昕宇)

世界范围内,对降温、冷却的需求消耗了大量的能源。随着人类活动导致的气候变暖日益加剧,寻找更加绿色环保的降温冷却手段势在必行。一项新的研究在这方面做出了有益的探索,利用辐射冷却开发出廉价的冷却手段。

任何温度高于绝对零度的物体都会以电磁波的形式向环境中散发热量,使得自身温度降低,这就是通常所说的辐射冷却。辐射冷却实际上是一种颇为有效的冷却方式,且不需要消耗外界能源,但之所以很难在实际生活中发挥作用,一方面是因为物体在散发热量的同时通常也会吸收日光中的可见光和红外线并将其转化为热能。总的结果往往是吸热大于散热,另一方面是由于物体散发出的热量往往又会被环境中的其他物体吸收。

在2014年,来自美国斯坦福大学的研究人员成功开发出一种利用辐射冷却来降温的薄膜。这种薄膜利用周期性排列的两种氧化物,一方面将对阳光的吸收降至最低,另一方面使得其散热主要以波长在8-13微米的中红外线进行。由于大气层对中红外线几乎没有吸收,因此这种装置散发出的热量会被传递到外太空,而不是被地表环境再次吸收。由于这两方面的因素,这种薄膜不需要任何外界能源就可以起到很好的冷却效果(见科学公园此前的报道:http://www.ikexue.org/archives/30300)。但这种薄膜加工成本较高,可能不利于大规模的应用。

来自美国科罗拉多大学的研究人员最近提出了一个更为廉价的解决方案:将二氧化硅的微球分散到透明的塑料中制成薄膜,再在塑料膜的一侧镀上厚度仅为200纳米的银的薄膜。由于塑料对日光的低吸收和银的高反射率,整个薄膜对可见光和红外线的吸收很低。与此同时,这种薄膜的散热也主要通过中红外线的形式对外辐射,因此散发出的热量很难被环境再次吸收。测试表明,这种薄膜有着很好的降温效果,而且生产成本很低,每平方米薄膜只需要25-50美分。研究人员表示,他们正在尝试利用这种新型薄膜来实现建筑的节能。

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利用辐射冷却来降温的薄膜的实物照片(引自原论文)

​报道:http://www.sciencemag.org/news/2017/02/cheap-plastic-film-cools-whatever-it-touches-10-c

论文:http://science.sciencemag.org/content/early/2017/02/08/science.aai7899/tab-pdf

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