——習(xí)近平總書記在致中國科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求
——中國科學(xué)院辦院方針
語音播報(bào)
記者15日從中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所了解到,該所研究員李煒團(tuán)隊(duì)與合作者探索出一種豎直表面的日間亞環(huán)境輻射制冷新策略,這種制冷方式應(yīng)用后無需消耗能源即可完成制冷,大幅節(jié)約能源并減少溫室氣體排放。這一重大突破于北京時(shí)間15日在國際期刊《科學(xué)》發(fā)表。
夏日人們在空調(diào)房中休息,日常冷鏈運(yùn)輸?shù)戎评湓O(shè)備也不斷耗費(fèi)大量能源,這些都將加劇溫室氣體排放,甚至加快全球變暖的進(jìn)程。面對這一挑戰(zhàn),科研人員在不斷尋找無需消耗能源的有效制冷方案。
一些科研團(tuán)隊(duì)從古代伊朗的制冰方式獲得靈感,研發(fā)出日間輻射制冷技術(shù)。當(dāng)時(shí)人們巧妙利用夜晚沙漠的低溫來制冰。這一做法的原理,是基于地球上物體能夠借助8至13微米的大氣透明窗口向寒冷的外太空輻射熱量,實(shí)現(xiàn)低于環(huán)境溫度的自然制冷。
“這種輻射制冷方式屬于被動(dòng)制冷策略,無需消耗電力等能源?!崩顭樥f。近十年來,日間輻射制冷技術(shù)取得顯著進(jìn)步。即使在最炎熱時(shí),采用熱光子學(xué)原理設(shè)計(jì)的輻射制冷器,仍然能使表面溫度比周圍環(huán)境空氣低出5到10攝氏度。
但大多數(shù)研究成果都聚焦于像樓房屋頂?shù)戎苯用嫦蛱炜盏奈矬w。現(xiàn)實(shí)生活中,建筑物外墻、車輛以及紡織品等物體大部分外表面都與天空保持豎直方向。面對這些物體研究日間輻射制冷技術(shù)時(shí),不僅要考慮有效減少太陽光譜的吸收,還要盡可能提升大氣窗口波段的熱發(fā)射,并設(shè)法避免被高溫地面所加熱。盡管近年來國際上一些研究團(tuán)隊(duì)做出嘗試,但在豎直表面實(shí)現(xiàn)日間低于環(huán)境溫度的輻射制冷研究仍是挑戰(zhàn)。
對此,李煒團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新利用熱光子學(xué)手段,提出一種角度非對稱光譜選擇性熱發(fā)射器,破解了豎直表面日間輻射制冷難題。該發(fā)射器不僅具備高效反射太陽光的能力,還能減少吸收來自大氣和高溫地面的熱輻射,實(shí)現(xiàn)低于環(huán)境溫度的制冷效果。該團(tuán)隊(duì)在晴朗夏季進(jìn)行室外測試,實(shí)現(xiàn)了低于環(huán)境溫度2.5攝氏度的制冷效果。
相關(guān)成果在《科學(xué)》發(fā)布后,李煒團(tuán)隊(duì)致力于將研究成果服務(wù)于國家重大需求,在高效制冷和傳熱等領(lǐng)域發(fā)揮作用,為節(jié)能減排作出貢獻(xiàn)。
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