彩色电影可以帮助建筑物和汽车保持凉爽

发布时间：2023-03-26 20:10:06 栏目：生活

导读 随着温度的飙升，空调的冷风可能是一种可喜的缓解，但A C装置需要大量能源，并且可能会泄漏强效温室气体。今天，科学家们报告了一种环

随着温度的飙升，空调的冷风可能是一种可喜的缓解，但“A / C”装置需要大量能源，并且可能会泄漏强效温室气体。今天，科学家们报告了一种环保的替代品——一种植物基薄膜，暴露在阳光下会变凉，并具有各种纹理和明亮的彩虹色。有朝一日，这种材料可以在不需要外部电源的情况下保持建筑物，汽车和其他结构的凉爽。



研究人员将在美国化学学会(ACS)的春季会议上展示他们的结果。ACS 2023 年春季会议是 26 月 30 日至 <> 日举行的虚拟和面对面的混合会议。

“为了使材料在白天保持比周围的空气更冷，你需要一些反射大量太阳光并且不吸收它的东西，这将把能量从光转化为热量，”该项目的首席研究员Silvia Vignolini博士说。“只有少数材料具有这种特性，添加彩色颜料通常会消除它们的冷却效果，”Vignolini补充道。

被动日间辐射冷却(PDRC)是表面将自身热量释放到太空而不被空气或大气吸收的能力。结果是一个表面，在不使用任何电力的情况下，可以变得比周围的空气冷几度。当用于建筑物或其他结构时，促进这种效果的材料可以帮助限制空调和其他功率密集型冷却方法的使用。

目前正在开发的一些油漆和薄膜可以实现PDRC，但其中大多数是白色或具有镜面饰面，在会议上介绍这项工作的沈青晨博士说。Vignolini和Shen都在剑桥大学(英国)。但是，想要使用蓝色PDRC涂料的建筑业主将不走运 - 根据定义，彩色颜料吸收特定波长的阳光并且仅反射我们看到的颜色，在此过程中造成不良的变暖效应。

但是有一种方法可以在不使用颜料的情况下实现色彩。例如，肥皂泡在其表面上显示不同颜色的棱镜。这些颜色是由光与不同厚度的气泡膜相互作用的方式引起的，这种现象称为结构颜色。Vignolini的部分研究重点是确定自然界中不同类型的结构颜色背后的原因。在一个案例中，她的小组发现纤维素纳米晶体(CNCs)来自植物中发现的纤维素，可以在不添加任何色素的情况下制成彩虹色的彩色薄膜。

事实证明，纤维素也是为数不多的可以促进PDRC的天然材料之一。Vignolini在听取了第一批研究人员的演讲后了解到这一点，他们创造了一种冷却膜材料。“我想哇，这真是太神奇了，我从来没有想过纤维素可以做到这一点。

在最近的工作中，Shen和Vignolini将彩色CNC材料与乙基纤维素制成的白色材料分层，生产出彩色双层PDRC薄膜。他们制作了具有鲜艳蓝色、绿色和红色的薄膜，当放置在阳光下时，平均比周围空气低近 40 华氏度。一平方米的薄膜产生超过120瓦的冷却功率，可与许多类型的家用空调相媲美。Shen说，这项研究最具挑战性的方面是找到一种方法使两层粘在一起 - CNC薄膜本身很脆，乙基纤维素层必须经过等离子处理才能获得良好的附着力。然而，结果是薄膜坚固耐用，可以在标准生产线中一次制备几米。

自从创作了这些第一部电影以来，研究人员一直在改善它们的美学外观。使用从该小组先前探索的方法修改的方法，他们正在制造闪闪发光且色彩缤纷的纤维素基冷却膜。他们还调整了乙基纤维素薄膜，使其具有不同的质地，例如建筑和室内设计中使用的木饰面类型之间的差异，Shen说。这些变化将为人们在将PDRC效果纳入他们的家庭，企业，汽车和其他结构时提供更多选择。

研究人员现在计划找到使他们的电影更具功能性的方法。根据Shen的说法，CNC材料可以用作检测环境污染物或天气变化的传感器，如果与CNC-乙基纤维素薄膜的冷却能力相结合，这可能是有用的。例如，在汽车密集的城市地区的建筑物外墙上安装钴色PDRC，有朝一日可以使建筑物保持凉爽，并加入探测器，提醒官员空气中引起烟雾的分子含量更高。