屋顶涂层功能随天气变 夏凉冬暖可省电10%

［星岛综合报道］美国的伯克利实验室(Berkeley Lab)的工程师们开发了一种屋顶涂层，可以根据天气情况保持建筑的温度。当室外变暖时，这种材料会反射阳光和热量，但这种辐射冷却系统在冬天会自动关闭，从而减少供暖和制冷的能源消耗。

辐射冷却系统(radiative cooling system)的工作原理是将热辐射(即热量)从建筑物中抽出，然后将其释放到天空。由于大气对这些波长是“透明”的，所以热量会直接逃逸到空中。

其他降温方法多使用反光表面，如超白油漆，反射阳光和热量，使建筑保持凉爽。这些系统可能在夏天很好地保持你的房子凉爽，但它们在冬天也使房子也加速降温。因此，在这项新研究中，该团队开发了一种涂层，当水银下降时，可以自动切换到锁紧热量。他们称这种材料为“温度适应辐射涂层”(TARC)。

这项技术的关键是一种叫做二氧化钒(VO2)的化合物。2017年，该团队发现了VO2的一个不寻常的特性——当它达到67°C(153°F)时，这种材料将导电，但不会导热，这显然违反了物理学原理。

现在，该团队已经将这种特别状况付诸实践。当天气变暖时，这种材料吸收并释放热红外线，从而使其远离建筑。但当天气凉爽时，这种材料对热量是“透明”的，可以让热量从太阳直接穿过建筑物。

研究团队使用2平方厘米的TARC薄膜片对该设备进行了测试，并将其与商用深色和白色屋顶材料的样品进行了比较，使用无线设备测量阳光直射和温度的变化。

果然，TARC效果出奇地好。根据测量，无论天气如何，TARC反射了大约75%的阳光，但当环境温度高于30°C(86°F)时，它将高达90%的热量散发到天空。当天气冷却到15°C(59°F)以下时，TARC只释放20%的热量。

利用收集到的数据，团队模拟了TARC如何在美国大陆的15个不同气候区全年工作，并估计使用TARC平均美国家庭可以节省高达10%的电费。

研究人员说，TARC还可以用作汽车、电子产品、卫星的温度调节材料，甚至可以用作帐篷或衣服的面料。有趣的是，一个独立的团队刚刚宣布了一种类似的玻璃和窗户涂层，使用二氧化钒纳米粒子作为其活性成分之一。

接下来，该团队计划使用更大的TARC原型进行实验，以测试它作为屋顶涂层的。这项研究发表在《科学》期刊上。

图片: Berkeley Lab

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