冷却新技术:中国人研发明胶和DNA制成的气凝胶

一项由明胶和DNA制成的气凝胶超过100%的太阳反射率,产生特殊的辐射冷却,科学研究报告:去年这种新方法为高性能的下一代辐射冷却材料铺平了道路。

在全球气候变化加剧的背景下,被动辐射冷却是一种潜在的可持续热管理策略。然而,石化衍生的冷却材料往往因吸收阳光而面临效率挑战。

为了解决这一问题,四川大学赵海波教授和王玉忠院士团队开发了一种本征光致发光生物质气凝胶,其可见光反射率超过 100%,可产生巨大的冷却效果。

这种气凝胶由DNA和明胶聚集成有序的层状结构,通过荧光和磷光效应,在可见光区域实现了104.0%的太阳加权反射率。

  • 在高太阳辐照度下,该材料能够显著降低环境温度达16.0°C。
  • 此外,通过水焊接技术,这种气凝胶可以高效地大规模生产,并且具有很高的可修复性、可回收性和可生物降解性。
这些特性使得该材料在全生命周期中具有很高的环境友好性。

这种生物质光致发光材料不仅为设计下一代可持续冷却材料提供了新的思路,还为减少碳排放和能源消耗提供了重要的科学基础和技术路径。

这种生物质光致发光材料是设计下一代可持续冷却材料的另一种工具。

被动辐射冷却可以显著改善散热效果
尤其是在不需要额外能源输入的情况下。以下是其改善散热效果的几个方面:

  • 反射太阳光:被动辐射冷却材料能够高效反射太阳光中的可见光和近红外光(波长范围约0.3-2.5 μm),从而减少物体吸收的热量。
  • 辐射热量到外太空:材料通过长波红外波段(8-13 μm)的大气透明窗口将热量辐射到外太空,这一过程不需要消耗任何能量。
散热效果
  • 显著降温:在太阳直射下,被动辐射冷却材料可以将物体表面温度降低到低于环境温度。例如,某些材料在正午时分的太阳光下,其表面温度比环境温度低6.0-8.9°C。
  • 全天候适用:即使在夜间,被动辐射冷却也能有效降低物体温度,例如某些材料在夜间可比环境温度低约8.2°C。
应用场景
  • 建筑冷却:通过在建筑物表面应用被动辐射冷却材料,可以减少空调的使用,从而降低能耗和温室气体排放。
  • 电子设备散热:对于需要高效散热的电子设备,如数据中心和通信基站,被动辐射冷却可以作为一种辅助散热手段。
  • 个人热管理:在炎热的夏季,被动辐射冷却材料可以用于服装和遮阳设备,帮助人们保持凉爽。
综上所述,被动辐射冷却通过其独特的物理机制,在不消耗额外能源的情况下,能够有效降低物体温度,改善散热效果,具有广泛的应用前景和环境效益.