新发明屋顶涂料让房屋保持冬暖夏凉

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【新唐人北京时间2021年12月23日讯】美国科学家发明了一种屋顶涂料,温度低于25摄氏度的时候,能够允许太阳的热力穿透材料传递给房屋;超过25度的时候,会反射热力回到空中,让房屋保持凉爽。

这项研究成果12月16日发表于《科学》(Science)期刊。研究人员计划明年申请专利。

近年来的研究发明了各种隔热涂料,有的是超白油漆的形式,能够把照射在屋顶的热量反射回空中。因为大气挡不住这些波段的能量,所以这些被反射的热量可以直接进入太空。但是在冬天的时候,这些涂料也起到让房子不能被阳光加温的效果。这份新研究发明的涂料解决了这个问题。

这种材料的主要成分是二氧化钒。钒是一种导热性很差的金属,所以适合作为隔热材料。而这种化合物有着奇异的两面性:在常温状态下,红外线可以无障碍地穿过这种化合物;可是当它受热达到大约67摄氏度的时候,它的性能出现反向的变化,呈现反射红外线的效果。

但是,屋顶要热到67摄氏度才开始阻挡热量,这已经太热了。所以研究人员必须找到办法降低这个材料出现性能反转的临界温度。

这个研究组最后发现,通过掺杂(doping)技术向这种材料中加入钨,可以起到这个效果。掺杂是一种制造业常用的工艺,向材料内有序地引入杂质,从而有目的地改变材料的特定属性。结果研究人员成功地使这种材料在25摄氏度的时候出现性能的反转。

研究组拿一块4平方厘米大的材料样品,放在屋顶上进行测试。结果显示在一年四季,它都能反射75%的阳光。同时,它自身热量向外界的发散会随着温度而变化。当环境温度超过25摄氏度时,它会向天空发散90%的热量;当气温较低时,则只发散较少的热量。

使用这种涂料后,夏天可以减少制冷的开支;冬天也会减少取暖的开支。利用实验数据,研究人员又模拟了美国各地15种气候模式下,屋顶使用这种材料的节能效果。

主要研究者之一吴俊俏(Junqiao Wu,音译)说,这种材料在四季分明的地区比较有效。“在弗罗里达州、夏威夷,效果恐怕都不好。在阿拉斯加,太冷,也不行。在气候不这么极端的区域就比较有效。”他们的模拟数据显示,用上这种涂料美国家庭的电费开支平均可节省10%。

除此之外,研究人员表示这种材料在汽车、电子设备、卫星、帐篷或衣物上都有潜在用途。

(转自大纪元/责任编辑:叶萍)

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