厉害的薄膜 (又)来了! 当时一张膜将室温狂降17℃，如今有涂层技术已开始商业化试点！

8月的时候，本号曾转发过一篇创下30万阅读量的文章《厉害了，一张薄膜能将室温狂降17℃！》。近日，研究人员在同领域取得了新的突破。...





我们离一张膜空调还有多远？

冷却系统消耗全球发电量的15％，占全球温室气体排放量的10％。到2050年，制冷需求将增长十倍，提高冷却系统的效率是二十一世纪能源挑战的关键部分。

【日间天空辐射冷却材料】，早在1995年就已经研究出相关的设计材料，被认为是解决冷却系统耗电问题的关键技术。日间天空辐射冷却领域连续出现了多项进展。

8月的时候，本号曾经转发过一篇文章《厉害了，一张薄膜能将室温狂降17℃！发明者是从南大毕业的哦！》，文中提到美国科罗拉多大学的研究者找到了一种无需制冷剂、无需电力就可以为建筑降温的薄膜，冷却效果非常强劲，成本非常低廉，被称为有划时代意义的降温材料。这种材料的主要发明人为尹晓波和杨容贵。该技术如能普及，或将对人们日常生活造成深远影响，文章当时创下了30万的阅读量。

而在近日，加拿大籍印裔材料学家Aaswath Raman (拉曼)研究出了一种独特的制冷涂层材料。同样的，这种材料完全不需要电力维护，使用的能源是一种用之不竭的能源——宇宙的寒冷。与尹晓波的技术不同，这次的技术属于涂层材料，而非薄膜。相同点在于，他们都使用了：   【日间天空辐射冷却技术】(图片来源：混子曰)

日间天空辐射冷却技术，即“daytime radiative sky cooling", 早在1995年就已经研究出相关的设计材料，被认为是解决冷却系统耗电问题的关键技术。



最近日间天空辐射冷却领域连续出现了多项进展。

利用日间天空辐射冷却技术，科研人员可以通过流体冷却面板，利用辐射天空冷却，以低于空气温度的液体降温，零蒸发损失，而且冷却过程几乎不耗电。在三天的测试中，他们展示了，将高于环境空气温度高达5℃的冷水，以0.2Lmin-1m-2的流速进行冷却，其有效散热通量高达70Wm。通过建模进一步展示，当在热干燥气候（美国拉斯维加斯）的两层办公楼的冷却系统的冷凝器一侧集成时，夏天的冷却耗电量可以减少21％，14.3兆瓦时）。

Aaswath Raman(拉曼)于2002年搬到美国并获得学士学位，目前是斯坦福大学金斯顿实验室的研究员，主要研究“辐射式或天空冷却”，开发可再生制冷和其他原型系统。研究如何在没有电力的情况下对建筑物进行控温。

他和他的团队开发的这种非常有潜力的制冷涂层材料，采用“辐射冷却”。

Raman说：“辐射天空冷却利用了我们大气的自然属性。如果你能将消散热量的红外辐射到非常寒冷的东西，比如像外太空；你就可以在没有任何电力的情况下冷却建筑物。这样就提供了一种完全被动，非蒸发的方式，在环境空气温度以下进行冷却。“本发明的核心是超薄多层材料。拉曼和同事伊莱·戈尔茨坦和尚伊·法恩已经制作并于2014年第一次测试的材料上的薄层的顶部由七层二氧化硅和氧化铪的银，它能同时做两件事，将不可见的红外线从建筑物内部流入冷空间（使用它作为散热器），同时反射几乎所有的入射的阳光，否则这些太阳能否会使建筑物变暖。

据作者介绍，材料因此起“散热器和优良的镜子”的作用，而最终的结果就是降低建筑物温度。“材料的内部结构被调整为以一定频率辐射红外线，使其能够进入空间，而不会使建筑物附近的空气变暖。

2014年，这些研究人员表明，光学表面可以设计成即使在晴天也能实现这种冷却效果。在他们最近的工作，他们测试的系统-用涂有顶上铺设自来水管道的专用材料面板-在斯坦福大学的一个建筑物的屋顶。他们发现面板能够在三天的时间内将水温一直降低到比环境空气温度低3℃~5℃。

正在商业化！



它如何适用于像印度这样的国家？拉曼表示：“对于印度建筑物，我们的流体冷却面板可能对超级市场，冷藏设施，数据中心，办公楼，商场和其他商业建筑物的商业制冷产生重大影响。“而且，在农村情况下，使用这种技术可以实现完全无电，低档的冷却。”

在技术投入实际使用之前，至少有两个技术问题仍有待解决。工程师们必须首先弄清楚如何有效地将建筑物的热量传递给涂料，其次，创造出能够使面板在所需尺寸上的制造设备。希望国内也能快速进行类似技术的商业化，造福社会！

Goldstein, E. A. et al.  Sub-ambient non-evaporative fluid cooling with the sky. Nat. Energy (2017) doi: 10.1038/nenergy.2017.143

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