SPIE 科学家设计了一种零碳、零能量的冷却器,它使用了最常见的家用物品:透明胶带
信用:Jyotirmoy Mandal和Aaswath P
加州大学洛杉矶分校拉曼分校 几十年前,“温室效应”一词成为了公众词汇的一部分,这要归功于当前关于气候变化的讨论
温室效应是一种自然现象,它描述了太阳的热量是如何以辐射的形式被地球大气中的气体吸收的
但是大量的辐射仍然会流失到外层空间,因为这些波长很难被大气吸收
这些波长构成长波长红外(LWIR)辐射
利用这种自然现象来冷却物体被称为被动辐射冷却
简而言之,被动辐射冷却包括将物体放在天空下以降低其温度
已经开发了几种材料,如油漆和聚合物,以确保更好的辐射冷却,但是这些材料很难制造,并且具有不同的性能
然而,在最近发表在《能量光子学杂志》(JPE)上的一项研究中,来自加州大学洛杉矶分校萨缪利工程学院的科学家们开发了一种自己动手的辐射冷却器,由透明胶带和铝箔等家用材料制成
该设备被提议作为研究标准
“我们的设备不仅灵活、坚固、可扩展且成本低廉,而且还使用市场上可买到的材料制造
这使得它成为一种方便、可重复的标准,具有选择性发射度,可以用来测量其他设备和材料
拉曼,这项研究的对应作者
透明胶带中使用的粘合剂和塑料薄膜都有化学键,可以吸收和辐射LWIR波长的热量,这使得它们成为被动辐射冷却器的诱人选择
研究小组创造了一种由铝箔上的两层胶带组成的设计
然后,他们对冷却器进行了光学测量,发现该设计具有适度的选择性红外发射
这里的“选择性”指的是与在所有波长辐射相比,在主要大气窗口内通过LWIR辐射损失的热量比例
他们还测试了一种使用溅射镀膜银的替代设计,因为它比铝箔吸收更少的太阳辐射
他们发现,在夜间,铝制设计可以实现比环境温度低7℃的温度下降
他们还发现,溅射镀膜的银设计可以在白天实现2-3摄氏度的温度下降
最后,他们测试了第一个带有聚乙烯对流屏蔽的设计(增加了一层以减少热量吸收),发现它们可以实现高达11℃的温度下降
另一位相应的作者Jyotirmoy Mandal解释说:“我们实现的大幅度降温可以进一步用于通过热电过程发电。”
也许这项研究最重要的部分是它的可重复性
3M透明胶带的广泛可用性和生产一致性使其成为热冷却器的可靠标准
铝箔也很容易获得,各品牌的性能相对稳定
这些因素有助于使用透明胶带和箔设计作为所有未来热冷却器设计的标准参考
现在也没有明确的界限来划分热发射器的选择性
这种设计可以作为这样一个门槛
JPE副主编彼得·贝尔梅尔指出,“这项工作提供了一种潜在的有影响力的方式来‘民主化’辐射冷却,以在研究环境中实现广泛的低成本应用
“为了鼓励将其作为标准,研究团队已经在网上公开了他们对该设计的光学性能进行的大量实验数据
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