林雪平大学新发现：被动辐射冷却可以电动控制

盖世汽车讯 在不断变化的气候中，冷却建筑物和车辆需要采用节能的方式。据外媒报道，瑞典林雪平大学（Linköping University）的研究人员表明，被动辐射冷却的电气调谐可在环境温度和气压下控制材料的温度。相关论文已发表于期刊《Cell Reports Physical Science》上。

图片来源：期刊《Cell Reports Physical Science》

林雪平大学有机光子学和纳米光学组教授兼负责人Magnus Jonsson表示：“例如，为了给建筑物降温，如今主要使用的是传统空调，而传统空调需要大量能源，并会使用对环境有害的制冷剂。在被动辐射冷却的帮助下，外层空间的冷气可以用来补充普通空调并减少能源消耗。”

被动辐射冷却利用热能以红外辐射的形式离开物体。所有物体都以红外线的形式散发热量，包括树木、建筑物、水甚至人类。

不同类型的材料会发出不同量的红外线热量。具体取决于材料吸收红外辐射的能力，且材料吸收红外热量的能力越好，散发力也就越好。例如，普通的白色书写纸善于吸收红外线热量，因此也善于发射红外线热量。相比之下，金属在这方面的表现相当糟糕，因为大部分热量都被反射了。

由于大气层能够传输红外波长范围内的光，因此温度约为-270℃的外层空间可带走地球上物体的热量。由于温差，这些热量可以净输送出去。在被动辐射冷却的帮助下，物体可以获得比环境温度更低的温度。

这种效应早在历史上就已被使用，例如在温暖的气候下制冰。然而，近年来，材料科学研究对这一现象的兴趣越来越大，并开发出一种新材料，能够发射红外线热量，同时不会被太阳光线加热。

林雪平大学的研究人员现已表明，设备温度可以通过电子调谐，具体程度达到设备可以通过被动辐射冷却散发热量。该概念使用导电聚合物以电化学方式调节设备的发射率。

林雪平大学首席研究工程师、该研究的主要作者Debashree Banerjee表示：“你可以把它比作一个恒温器。目前，我们可以将温度调节0.25℃。这听起来可能不多，但关键是我们已经证明可以在室温和正常压力下进行这种调谐。”

图片来源：期刊《Cell Reports Physical Science》

研究人员认为，未来有可能进一步开发材料和设备。从长远来看，未来或可实现可以像太阳能电池一样铺设在屋顶上的系统，从而控制房屋的红外热辐射并在需要时进行冷却。该方法仅需极少的能量消耗，且将污染降至最低。该材料还可应用于其他领域，如可调节的服装和墙纸，可以适应热流，并在降低能耗的情况下提高室内热舒适度。

在期刊《Advanced Science》发表的另一项研究中，林雪平大学研究小组还开发出一种热电装置，采用相同的辐射冷却原理，并辅以太阳能加热。该装置基于在两种纤维素材料之间产生温差，其中一种含有炭黑以吸收太阳的热量。这些材料与可将温差转换为电势的材料相连接。将设备暴露在天空中会在中等太阳辐射下感应出60 mV的电压，但这个概念甚至在夜间也有效，因为这两种木质材料被设计成具有不同的散热能力。

课题组Mingna Liao博士表示：“我们不仅利用太阳，还利用外层空间作为能源。”为了对这两项研究进行受控测量，研究人员建造了一个天空模拟器。这样一来，测量结果就不会像在户外那样受到环境变化的影响。该天空模拟器由一个带有铝涂层的管子组成，可以反射辐射。置于底部的容器包含吸收热辐射的材料，并用液氮冷却以模拟外太空的寒冷。