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慧正資訊,來自美國化學學會(ACS)的研究人員通過模仿沙漠中的變色龍,開發出一種節能、經濟的涂料。該涂料可以使建筑物在夏天保持涼爽或在冬天保持溫暖,而無需額外的能源。
傳統的供暖和制冷系統屬于能源密集型系統,而且由于通常使用化石燃料,因此不可持續。受納米比亞變色龍的啟發,FuqiangWang(王富強)和同事希望創造一種變色涂層,能夠適應外界溫度的波動。
節能建筑的被動溫度控制系統
許多沙漠生物具有特殊的適應能力,使它們能夠在每日溫度變化較大的惡劣環境中生存。例如,非洲西南部的納米比亞變色龍會隨著條件的變化而改變顏色來調節體溫。這些生物在高溫下呈淺灰色,以反射陽光并保持涼爽,一旦冷卻以吸收熱量,就會變成深棕色。
這種獨特的能力是被動溫度控制自然發生的例子,這種現象可以用來創建更節能的建筑。但許多建筑材料系統,例如致冷涂料或彩色鋼瓦,僅設計用于使建筑物保持涼爽或溫暖,無法在“模式”之間切換。
為了制造涂層,研究人員將熱致變色微膠囊、特殊微粒和成膜物質混合形成懸浮液,然后將其噴涂或刷到金屬表面上。當加熱到20℃時,表面開始從深色變為淺灰色。一旦達到30℃時,淺色薄膜就會反射高達93%的太陽輻射。
即使在接近80℃以上加熱一整天,這種涂料也沒有出現損壞的跡象。接下來,該團隊微型構建筑為模型,在戶外四個季節狀態性進行測試,并與與三種傳統涂料(普通白色涂料、被動輻射致冷涂料和藍鋼瓦)一起進行了測試。結果如下:
· 在冬季,新涂層比被動輻射致冷系統稍微溫暖一些,盡管兩者在較溫暖的條件下保持相似的溫度;
· 夏天,新涂料明顯比白漆和鋼瓦涼爽;
· 在春季和秋季,新涂層是唯一能夠適應大幅波動的溫度變化的系統,全天從加熱切換到冷卻。
實驗結果表明,這種變色系統可以為經歷多個季節的地區節省大量能源,同時仍然便宜且易于制造。
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