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无能耗制冷新策略！
2024年12月04日 14:49:49
来源：化工仪器网 点击量：5274
近日，中国科学院长春光学精密机械与物理研究所的研究团队在国际学术期刊《科学》上发表了一项重要研究成果，探索了一种竖直表面的日间低于环境温度的辐射制冷新策略。
【化工仪器网 项目成果】近日，中国科学院长春光学精密机械与物理研究所的研究团队在国际学术期刊《科学》上发表了一项重要研究成果，探索了一种竖直表面的日间低于环境温度的辐射制冷新策略。
空调等制冷设备在工作过程中耗费大量能源，加剧了温室气体的排放。因此，探索无需能源消耗的有效制冷方式显得尤为重要。早在古代，人们便巧妙地利用夜晚沙漠的低温来制冰，这一做法实际上是物体向寒冷的外太空辐射热量，实现低于环境温度的自然制冷。大气在8-13微米波段有一个透明窗口，允许特定波长的辐射自由通过，这为辐射制冷技术提供了可能。然而，在制冷需求最大的日间，由于太阳辐射的存在，实现辐射制冷更具挑战。
自2014年科研人员首次利用光子结构设计材料的光谱特性，实现日间辐射制冷以来，该技术取得了显著进步。但大多数研究都聚焦于直接朝向天空的表面，如建筑物的屋顶。在实际应用中，诸如建筑物外墙、车辆车身以及纺织品等需要制冷的对象，其大部分外表面往往是竖直的。因此，发展竖直表面的日间辐射制冷技术格外重要。
竖直表面日间辐射制冷技术面临诸多挑战，包括有效减少太阳光谱的吸收、通过大气透明窗口向宇宙辐射热量，以及避免被高温地面加热等。为此，科研人员设计了一种角度非对称光谱选择性的定向发射器件(AS发射器)。该发射器不仅具备高效反射太阳光的能力，还能巧妙减少吸收来自大气和高温地面的热辐射，从而实现低于环境温度的制冷效果。
AS发射器具有打破镜面对称性的锯齿光栅结构，结合Ag层和nanoPE薄膜，可以在整个太阳光谱范围内产生强烈反射，同时确保较高的红外透射率以及非对称分布的辐射特性。通过连续24小时的室外温度测试，研究人员发现AS发射器在一整天中的表面温度始终低于环境温度，即使在炎热的正午，仍然保持约2.5°C的制冷效果。
该研究攻克了竖直表面日间低于环境温度的辐射制冷难题，促进了辐射制冷技术从二维水平面向三维真实环境的拓展，显著扩大了有效制冷面积。这对辐射制冷技术的实际应用及节能减排具有重要意义，为探索无需能源消耗的有效制冷方式提供了新的思路。研究成果发表于国际学术期刊《科学》。
(资料参考来源：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)
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