科學家開發木質泡沫被動冷卻建築以減少能源費用
據New Atlas報導,大量的能源被用於家庭和建築的加熱和冷卻,因此找到新的方法來被動地調節溫度是很重要的。中國和德國的工程師們已經開發出一種新的木質泡沫,可以大幅降低建築物的溫度,達到可以輕鬆調節的程度。
空調是有效的,但它不是最環保的降溫方式。近年來,科學家們一直在開發不耗費大量電力的技術,包括反射陽光的超白塗料或鏡面塗層,以及將建築物的熱量以紅外波的形式發射到天空中的輻射冷卻系統。
但在不同的條件下,這些系統的有效性會有所不同。例如,如果天氣特別炎熱或潮濕,反射塗層仍然可以讓熱量進入,而如果是陰天,輻射冷卻的效果就不太理想。冷卻的程度也很難調控。
現在,哥廷根大學和南京林業大學的科學家們創造了一種新材料,他們說這種材料解決了其中的一些問題。它基本上是一種由木材製成的泡沫狀物質,可以反射陽光,起到保溫作用,並將吸收的熱量排放回大氣中。
它是由纖維素納米晶體製成的,用矽烷橋連接,然後被冷凍乾燥成白色的輕質泡沫。最終產品可以反射96%的太陽可見光,並發射出92%的它所吸收的紅外輻射。
為了測試這種材料的冷卻能力,研究人員將其放在一個內襯鋁箔的盒子上,並在中午時分將其置於陽光直射下。該材料使盒子內部比外面的空氣低9.2°C,即使在潮濕的天氣裡,它仍然使內部保持7.4°C的溫度。研究人員估計,如果將其擴大到建築物的屋頂和牆壁,它可以將製冷的能源需求平均減少35%。
最耐人尋味的是,如果泡沫被壓縮,它的冷卻能力會下降。這聽起來可能是一個缺點,但研究小組表示,擠壓泡沫可能是一種有用的方法,可以根據天氣或環境的要求對冷卻量進行微調。
研究人員說,這種新的冷卻泡沫最終可以為熱調節材料鋪平道路,這種材料不僅本身是環保的,而且還可以減少冷卻所用的能源成本。
該研究發表在《納米通訊》雜誌上。