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科学家们开发了一种全季节智能屋顶涂层,可在不消耗天然气或电力的情况下使房屋在冬季保持温暖,在夏季保持凉爽。12 月 17 日出版的《科学》杂志上报道的研究结果指出,一项突破性技术在节能方面优于商用冷屋顶系统。
“我们的全天候屋顶涂料会根据室外空气温度自动从保持凉爽转变为保暖。这是免费的能源,零排放的空调和暖气,都在一台设备,”说峻峭吴,在伯克利实验室的一名教师科学家材料科学部和材料科学与工程的加州大学伯克利分校教授,谁领导了这项研究。
今天的凉爽屋顶系统,如反射涂层、薄膜、木瓦或瓷砖,具有浅色或深色的“冷色”表面,通过反射阳光为房屋降温。这些系统还以热红外辐射的形式散发出一些吸收的太阳能热量;在这个称为辐射冷却的自然过程中,热红外光从表面辐射出去。
吴解释说,许多冷屋顶系统的问题在于它们在冬天继续辐射热量,从而推高了供暖成本。“我们的新材料——称为温度自适应辐射涂层或 TARC——可以通过在冬天自动关闭辐射冷却来实现节能,克服过冷问题,”他说。TARC 是第一种通过调节辐射冷却速率在炎热天气降温和寒冷天气升温之间自动切换的屋顶涂料。
四季皆宜的屋顶
“几年前,我想知道,是否只有一种材料可以在炎热天气的辐射冷却和寒冷天气的保温之间自动切换,”他说。“然后我想,二氧化钒可以做到这一点。”
金属通常是电和热的良导体。2017年,吴和他的研究团队发现,二氧化钒中的电子对电的表现像金属,对热的表现像绝缘体——换言之,它们导电良好,但不导热。“这种行为与电子按比例传导热和电的大多数其他金属形成对比,”吴解释说。
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