這種材料製成的薄膜, 能夠將建築物內的熱量以輻射的形式發射到太空, 以超低成本和零汙染形式實現建築物的溫度控制, 降低能源消耗和溫室氣體排放.
作為人們生活的一部分, 空調早已經成為現代建築不可或缺的組成部分. 但正是空調, 佔據了建築耗能的30%以上, 在消耗大量能源的情況下, 排放大量溫室氣體, 可以說是全球氣候變暖的主要發動機之一. 有沒有一種方式, 能在不使用空調的情況下保持室內的宜人溫度?
美國科羅拉多大學博德分校的楊榮貴教授和尹曉波教授的團隊, 研製出一種複合型材料, 用這種材料製成的薄膜, 能夠將建築物內的熱量以輻射的形式發射到太空, 以超低成本和零汙染形式實現建築物的溫度控制.
目前這款由複合材料製成的薄膜已經能夠量產, 如果能推廣到全球, 每年至少可以省下近1億千瓦時的電量, 對控制溫室效應和全球變暖趨勢將更有效果.
降溫界的黑科技
這種複合型材料是由許多直徑在8微米左右的二氧化矽微球隨機地鑲嵌在聚甲基戊烯中製成的50微米厚的薄膜, 可以以紅外電磁波的形式向外輻射能量從而達到製冷的效果. 從結構上看, 這種材料類似於在一層塑料之間不規則的嵌入了很多玻璃球 (二氧化矽) .
這種材料的降溫原理是, 其本身能夠發射頻道是8-14微米波長段, 這個波長段發射的能量幾乎不被大氣層通過反射, 吸收和散射等方式「轉換消化」掉, 而是直接穿過大氣層, 進入外太空. 可以這麼理解, 這種材料就是在地球的室溫環境和外太空的極冷環境間搭設了一個能量輸送通道.
在這種薄膜的一面鍍上一層金屬如鋁或者銀, 則可以實現高達96%的太陽能反射率, 進一步提高製冷效果. 實驗顯示, 這種材料在中午陽光直射下具有最高可達93W/平米的輻射製冷功率, 可讓與它接觸的物體降溫10-16℃.
更重要的是, 這樣一個充滿黑科技的複合型材料, 製造成本只有每平米0.5美元, 並且能夠實現大規模生產. 簡言之, 能夠快速在全球進行推廣.
推廣後或將大量減少溫室氣體排放
根據學者統計, 全球使用的空調每年合計消耗約1萬億千瓦時 (kWh) 的電量, 是非洲大陸總能耗的2倍以上, 到2050年可能會增加到10倍. 據聯合國環境規劃署報告, 建築排放佔全球年溫室氣體排放的30%. 在美國, 商業和工業建築的溫室氣體排放量佔了總量的45%.
楊榮貴教授 (右一) 及團隊圖|網路
美國的另一組研究數據則表明, 美國如果能減少10%的建築物排放, 就相當於減少4900萬行駛車輛的排放量, 請注意, 整個上海的汽車保有量, 才不過330萬輛.
無論是今年席捲美國的颶風哈維還是颶風艾瑪, 還是重創我國東南沿海的強颱風天鴿, 都是氣候變暖帶來的最輕微的影響之一. 隨著發展中國家城鎮化進程的繼續, 其建築排放只會增加不會減少, 帶來的結果必然是進一步加劇全球氣溫的上升, 進而導致自然的更猛烈的反撲.
對於楊, 尹兩位教授研發的輻射降溫材料, 目前還沒有看到大規模使用的案例. 不過, 按照其宣傳的材料的特性, 在降低建築能耗, 尤其是降溫空調方面有特別功效. 單純從數字角度來看, 如果進行大規模部署, 能夠節省大量能耗並減少溫室氣體排放, 在控制地球氣候惡化上, 可能要比電動車的普及更有效.
