屋頂塗層功能隨天氣變 夏涼冬暖可省電10%

［星島綜合報道］美國的伯克利實驗室(Berkeley Lab)的工程師們開發了一種屋頂塗層，可以根據天氣情況保持建築的溫度。當室外變暖時，這種材料會反射陽光和熱量，但這種輻射冷卻系統在冬天會自動關閉，從而減少供暖和製冷的能源消耗。

輻射冷卻系統(radiative cooling system)的工作原理是將熱輻射(即熱量)從建築物中抽出，然後將其釋放到天空。由於大氣對這些波長是「透明」的，所以熱量會直接逃逸到空中。

其他降溫方法多使用反光表面，如超白油漆，反射陽光和熱量，使建築保持涼爽。這些系統可能在夏天很好地保持你的房子涼爽，但它們在冬天也使房子也加速降溫。因此，在這項新研究中，該團隊開發了一種塗層，當水銀下降時，可以自動切換到鎖緊熱量。他們稱這種材料爲「溫度適應輻射塗層」(TARC)。

這項技術的關鍵是一種叫做二氧化釩(VO2)的化合物。2017年，該團隊發現了VO2的一個不尋常的特性——當它達到67°C(153°F)時，這種材料將導電，但不會導熱，這顯然違反了物理學原理。

現在，該團隊已經將這種特別狀況付諸實踐。當天氣變暖時，這種材料吸收並釋放熱紅外線，從而使其遠離建築。但當天氣涼爽時，這種材料對熱量是「透明」的，可以讓熱量從太陽直接穿過建築物。

研究團隊使用2平方厘米的TARC薄膜片對該設備進行了測試，並將其與商用深色和白色屋頂材料的樣品進行了比較，使用無線設備測量陽光直射和溫度的變化。

果然，TARC效果出奇地好。根據測量，無論天氣如何，TARC反射了大約75%的陽光，但當環境溫度高於30°C(86°F)時，它將高達90%的熱量散發到天空。當天氣冷卻到15°C(59°F)以下時，TARC只釋放20%的熱量。

利用收集到的數據，團隊模擬了TARC如何在美國大陸的15個不同氣候區全年工作，並估計使用TARC平均美國家庭可以節省高達10%的電費。

研究人員說，TARC還可以用作汽車、電子產品、衛星的溫度調節材料，甚至可以用作帳篷或衣服的面料。有趣的是，一個獨立的團隊剛剛宣布了一種類似的玻璃和窗戶塗層，使用二氧化釩納米粒子作爲其活性成分之一。

接下來，該團隊計劃使用更大的TARC原型進行實驗，以測試它作爲屋頂塗層的。這項研究發表在《科學》期刊上。

圖片: Berkeley Lab

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