新材料可能有助于控制建筑温度

代表美国能源部进行科学研究的美国国家实验室伯克利实验室开发了一种屋顶涂层,可以根据天气情况保持建筑物的凉爽或温暖。

当温度较高时,这种材料会反射阳光和热量,但当温度下降时,辐射冷却会自动关闭,从而减少用于加热和冷却的能量。

辐射冷却过程将热量(热辐射)从建筑物中吸收到大气中,大气对这些波长是透明的,这意味着热量排放到太空中。

虽然这个过程在夏天很有效,但在冬天却会产生相反的效果——让建筑物更凉爽。

因此,伯克利实验室的团队开发了一种表面涂层,当温度下降时,它会自动转换为捕获热量。这种新材料被称为温度自适应辐射涂层(TARC)。

2017年,该团队发现,当二氧化钒(VO₂)温度达到67˚C时,它导电但不发热,这似乎是物理学上的一个矛盾。

利用这一矛盾,该团队开发了一种材料,可以吸收和发射热红外光,使其在季节性温度升高时远离建筑物。相反,当温度降低时,这种材料对热量是透明的,因此热量通过它传递到建筑物。

测量表明,无论天气如何,TARC都会反射约75%的阳光,但当环境温度上升超过30°C时,它会向天空释放高达90%的热量。然而,当温度下降到15°C以下时,TARC只释放出20%的热量。

根据使用收集到的数据进行的模拟,并基于美国15个不同的气候区,估计使用TARC可以为美国家庭平均节省10%的电费。研究人员说,通过改造TARC, TARC还可以用作服装、帐篷、电子产品、卫星和汽车的温度调节材料。

研究人员的下一阶段是开发更大的TARC原型,以测试它是否具有作为屋顶涂料的实际应用潜力。

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