
在炎炎夏日,装有空调的家庭每月的电费单比气温本身更容易让人出汗。但是,我们能否在不使用电或水的情况下为房屋降温,从而摆脱对电源的依赖呢?斯坦福大学的阿斯瓦斯·拉曼(Aaswath Raman)和他的同事表示,我们可以做到。拉曼的团队创造了一种实验性材料,可以将多余的热量送入外太空——无需风扇、制冷剂或压缩机。在美国建筑中,有15%的电力用于保持凉爽,拉曼的冷却方法有朝一日可能会在全球范围内大幅减少能源消耗。
受不了高温?把它送回去
拉曼的设备采用的一种技巧称为辐射冷却——这是地球将热量散失到太空的相同方法。该方法利用了地球大气层对特定子集热辐射透明的事实:即八到13微米的远红外波长。一种能够吸收环境热量和光线并以该波长范围反射它们的设备,基本上可以通过一扇敞开的窗户将热量射入外太空。事实已经证明,辐射冷却装置可以在夜间工作,但这属于非高峰时段。拉曼和他的团队着手建造一种在白天也能工作的辐射冷却器,因为此时能耗达到峰值。
我想反射太阳
拉曼的辐射器——被称为光子辐射冷却器——由七层交替的二氧化硅和氧化铪构成,放置在反射性银基底层上。每层的厚度都不同,精确厚度在13到688纳米之间(一根人类DNA链的厚度为2.5纳米)。精确的厚度和分层使该材料能够反射97%的入射阳光,同时以大气的透明频率反射红外光。拉曼在加州斯坦福的一个屋顶上测试了一个实验装置,该装置工作正常。在整个白天,光子辐射冷却器使温度保持在低于环境气温约9华氏度。虽然温度下降幅度不大,但它不需要任何能源。斯坦福团队上周在《
自然》杂志上发表了他们的发现。
保持凉爽
拉曼的实验冷却器比沙包板大不了多少。该过程必须扩大规模才能用于建筑物,而且由于铪和银非常昂贵,可能需要替代材料。冷却器还需要放置在屋顶上,视野开阔,才能有效,因此它可能不会完全取代空调。而且生活在酷热地方的人们会希望降温幅度超过九度。但无论该设备有什么局限性,拉曼和他的团队都向我们表明,切断电源是绝对可能的,这对于一个能源资源有限的星球来说是个好消息。
图片来源:Tom Wang/Shutterstock













