新材料利用宇宙的寒冷黑暗来冷却你的房子
斯坦福大学工程学院风扇实验室
美国斯坦福大学的工程师发明了一种材料,通过将热量传回“宇宙的寒冷黑暗”,让你的房子保持凉爽。
这种材料像普通镜子一样反射阳光,但最重要的是,它还能将建筑物内部的热量直接发射到外太空。 这意味着它可以将放置在其上的任何物体的温度降低多达五度,即使它位于阳光直射的情况下 - 并且无需通电。
该材料利用一种称为辐射冷却的现象来工作,这是一种被动地将热量从一个地方传递到温度较低的地方的方法。 这种现象一直在发生——我们的身体将热量散发到周围较冷的空气中,如果外面很冷,我们的房子就会向大气中散失热量。
但是,当然,如果您想在室外空气比家里热的时候保持房间凉爽,这对您没有多大帮助 - 相反,我们依靠电力密集型方法来保持凉爽。 目前在美国,全国 15% 的电力用于空调。
然而现在,斯坦福大学的研究小组找到了一种方法,可以将我们家里的热量转移到一个总是寒冷的地方——宇宙。 该材料描述于当前问题的自然。
在地球大气层之外,宇宙的平均温度略低于开尔文(-270 摄氏度),这意味着它几乎吸收了我们可能注入的所有热量。 为了利用这一点,工程师们制造了一种材料,它首先吸收热量,然后将其直接发送到外太空,完全绕过我们的大气层。
这就需要找到一种不会被大气层吸收并直接进入外太空的波长——事实证明,波长在 8 到 13 微米之间的红外光就能做到这一点。
然后,研究人员制造了一种结构,可以吸收周围环境的热量,并调整为仅以这些特定波长辐射出去。 在上图中,它反射普通阳光(黄色),并以特定波长(红色)散发热量。
该团队称之为“宇宙冰箱”,由七片二氧化硅和氧化铪组成,上面覆盖着一层薄薄的银。 总共只有 1.8 微米厚,并且可以生产很多研究人员表示,在现有设施中。
这意味着这是一项我们几乎可以立即投入使用的技术。
目前唯一需要克服的问题是如何将建筑物内部的热量通过外墙传递到新材料中,从而将其传送到外太空。
如果我们能够解决这个问题,并设法廉价而快速地生产这种材料,它可能会极大地改变我们为房屋降温的方式,并导致能源需求大幅减少。 它还可以帮助冷却离网物业并提高发展中地区的生活质量。