新型工程材料可為屋頂結構零能耗降溫

科羅拉多大學博爾德分校的工程師團隊開發了一種可伸縮的超材料，這種超材料是一種自然界中未發現的非凡性能的工程材料，可以用作結構的空調系統。它具有即使在陽光直射下也能以零能耗和水消耗來冷卻物體的能力。

當應用于表面時，超材料膜通過有效地將入射的太陽能反射回太空而同時允許表面以紅外熱輻射的形式散發自身的熱量，從而冷卻了下方的物體。

今天在《科學》雜志上描述的這種新材料可以為熱力發電廠提供一種環保的補充冷卻方法，目前這些熱力發電廠需要大量的水和電來維持其機械的工作溫度。

研究人員的玻璃-聚合物混合材料厚度僅為50微米(比廚房中的鋁箔略厚)，并且可以在卷筒上經濟地制造，這使其成為適用于住宅和商業應用的大規模可行技術。

“我們認為這種低成本的制造工藝將對這種輻射冷卻技術的實際應用產生革命性的影響，”該研究的共同負責人兼助理教授尹曉波說，他在CU Boulder的機械工程系擔任雙重職務。以及材料科學與工程計劃。Yin于2015年獲得DARPA青年教師獎。

該材料利用了被動輻射冷卻技術，通過該過程物體可以自然地以紅外線輻射的形式散發熱量，而無需消耗能量。熱輻射提供了一些自然的夜間制冷，并在某些地區用于住宅制冷，但是從歷史上看，白天制冷一直是一個更大的挑戰。對于暴露在陽光下的結構，即使是少量直接吸收的太陽能也足以抵消無源輻射。

當時，CU Boulder研究人員面臨的挑戰是創造一種可以提供一兩個沖頭的材料：將入射的太陽光反射回大氣層，同時仍提供逃逸紅外輻射的方法。為了解決這個問題，研究人員將可見散射但具有紅外輻射的玻璃微球嵌入到聚合物薄膜中。然后，他們在下面添加了一層薄銀涂層，以實現最大的光譜反射率。