技術(shù)文章
無(wú)需外界能源的新的制冷方式
發(fā)布時(shí)間:2026-3-12 在世界范圍內(nèi),制冷消耗了大量的能源,因此開發(fā)更加節(jié)能的制冷方式勢(shì)在必行。事實(shí)上,任何溫度高于零度的物體都會(huì)以電磁波的形式向外界輻射熱能,從而導(dǎo)致自身溫度降低,這被稱為輻射冷卻。理論上,輻射冷卻可以被用來(lái)開發(fā)不需要依賴外在能源的制冷方式,但在實(shí)際應(yīng)用中有兩個(gè)難以克服的挑戰(zhàn):首先,物體在向外界輻射熱能的同時(shí)也在吸收來(lái)自太陽(yáng)的熱輻射,實(shí)際上總的效果往往是溫度升高。雖然夜間輻射冷卻的效果會(huì)更為明顯,但對(duì)制冷的需求更多集中于白天;其次,溫度在室溫附近的物體主要通過輻射波長(zhǎng)在6-30微米的紅外線的形式釋放熱能,而波長(zhǎng)在這一范圍的紅外線大都容易被大氣層吸收,因此從物體釋放出來(lái)的熱量又將周圍環(huán)境加熱,總的制冷效果有限。
來(lái)自美國(guó)斯坦福大學(xué)的一個(gè)研究小組巧妙地克服了這兩項(xiàng)挑戰(zhàn)。他們用二氧化硅和二氧化鉿這兩種材料的不同厚度的薄膜周期交替形成一個(gè)層狀結(jié)構(gòu)。這種層狀結(jié)構(gòu)不僅能夠?qū)⒏哌_(dá)97%的陽(yáng)光反射,從而盡量避免由于受到日曬而升溫,而且它主要通過釋放波長(zhǎng)在8-13微米這一范圍的紅外線向外界釋放能量,這一波段的紅外線不會(huì)被大氣層吸收,而是到達(dá)溫度更低的外太空,從而避免釋放出來(lái)的熱量被環(huán)境再次吸收。實(shí)驗(yàn)表明,即便在白天且處于太陽(yáng)直射的情況下,這種層狀結(jié)構(gòu)仍然能夠?qū)⒏采w在它下方的物體的溫度降低5攝氏度。這項(xiàng)研究成果將有助于開發(fā)更加節(jié)能的制冷方式。
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