& 建(jian)

降温“塑料膜”可将外太空变成地球废热垃圾场

2018-11-19

这(zhei)是一种(zhong)50微(wei)米厚的塑(su)料(liao)膜,普通的塑(su)料(liao)膜,里面包裹着普通的、但是直径为8微(wei)米的玻璃珠子。它被(bei)媒体称为“不插(cha)电不耗油就能(neng)给地球降温”的材料(liao)。
  
  玻璃本就是很好的(de)红外(wai)(wai)辐(fu)射材料,当把(ba)它做成微(wei)小的(de)、肉眼几乎看不见(jian)的(de)玻璃球后(hou),其红外(wai)(wai)热辐(fu)射变(bian)得(de)更为强烈,甚至比玻璃本身的(de)热辐(fu)射能力超(chao)出一个数(shu)量级。这(zhei)些长(zhang)波段(8—14微(wei)米)的(de)红外(wai)(wai)辐(fu)射,可以躲过地球大气的(de)围追堵截,去往太空。 

 
  这(zhei)种降温(wen)材料诞生在(zai)美国科罗(luo)拉(la)多(duo)大学的(de)实验室。两位华裔教授杨荣贵和尹晓波是(shi)它的(de)主要发明人。2月9日,相(xiang)关论文在(zai)《自然(ran)》上在(zai)线(xian)发表。
  
  近日,杨荣贵和尹(yin)晓波(bo)教授(shou)接受了(le)(le)记者的(de)专访,回答(da)了(le)(le)很多人的(de)疑(yi)问——“有这(zhei)么神奇吗?”
  
 -- 把外太空变成地球废热的垃圾场
  
  热(re)会从高温(wen)向低温(wen)传递,任(ren)何绝(jue)对温(wen)度不(bu)为零(ling)的(de)物体,都会向周围的(de)空间辐射能(neng)量(liang)。相(xiang)比地球,外太空是一个绝(jue)佳的(de)热(re)量(liang)垃(la)圾场(chang)——它(ta)寒冷,而且广袤无垠。
  
  “热的传递(di)有三种方式,对(dui)流、传导和辐射(she)。”杨荣(rong)贵解释说,辐射(she)是唯一一种不需要(yao)中间介质的热传递(di)方式。但是,要(yao)借助辐射(she)把废热准确扔进(jin)宇宙(zhou)垃圾场,还需要(yao)一样东(dong)西帮忙(mang),即(ji)“地球大气窗口(kou)”。
  
  地球大(da)(da)气(qi)对大(da)(da)部(bu)分电磁波(bo)辐射“严加防守”;但对一小部(bu)分却“高抬贵(gui)手”,特定波(bo)段(duan)的电磁波(bo)辐射可(ke)以逃(tao)过大(da)(da)气(qi)的“反(fan)射”“吸收”和(he)“散(san)射”,直(zhi)接穿透大(da)(da)气(qi),抵达太空(kong)。也就是说,对某些波(bo)段(duan)(8—14微米)的电磁辐射来说,大(da)(da)气(qi)是透明的。
  
  所(suo)以,如果有一(yi)种材料,能够将热量转化为这一(yi)特(te)定波段(duan)的电磁波,热量垃圾就能离开地(di)球,并且一(yi)去不回。
  
  --把科学概念变成可用技术
  
  杨荣贵和尹晓(xiao)波发明(ming)的这种(zhong)降温“塑料(liao)膜”,是一(yi)种(zhong)新型复(fu)合(he)“超材(cai)(cai)料(liao)”。所(suo)谓超材(cai)(cai)料(liao),是指依靠特殊的结构,让材(cai)(cai)料(liao)呈现出天然材(cai)(cai)料(liao)所(suo)不具备的超常甚至(zhi)反常物理性质,比如说“隐(yin)身”和“隐(yin)声”材(cai)(cai)料(liao)。
  
  杨荣贵和尹晓波(bo)发(fa)明(ming)的(de)(de)(de)这(zhei)种新颖的(de)(de)(de)超(chao)材料能向外(wai)发(fa)射(she)8—14微(wei)米波(bo)长(zhang)的(de)(de)(de)电磁波(bo),而且辐射(she)率最高可以达(da)到95%。这(zhei)一波(bo)长(zhang)的(de)(de)(de)辐射(she)可以轻松(song)穿过地球(qiu)大气(qi)红外(wai)窗口,抵达(da)太空。
  
  如果在“塑料(liao)(liao)膜”的背后再镀(du)上一层薄薄的金属膜,则(ze)可以反射太阳(yang)(yang)光(guang),进一步提升(sheng)其制(zhi)冷效果。实验(yan)显示,该(gai)材(cai)料(liao)(liao)在中午阳(yang)(yang)光(guang)直射下(xia),具有最(zui)高可达93瓦特/平方米的辐(fu)射制(zhi)冷功率,让与它(ta)直接(jie)接(jie)触的物体降温10到16摄(she)氏度。
  
  依靠热辐射给(ji)物体降温的想法,在学(xue)界早已存在。斯(si)坦福大学(xue)范汕洄研(yan)究团队,也在这(zhei)一领域(yu)做过诸多尝试。2014年,他(ta)们曾经(jing)研(yan)发出一种辐射制(zhi)冷纳(na)米光学(xue)材(cai)料,也有不错的降温效果。但这(zhei)种材(cai)料对(dui)生产条件要求苛刻,成(cheng)本过高,难以(yi)大规模(mo)推广应(ying)用。
  
  “我们(men)的(de)(de)论文之所以能够(gou)引起这么大反响,关(guan)键在于我们(men)的(de)(de)光(guang)学(xue)超材料的(de)(de)结构(gou)非常(chang)简单,制作工(gong)艺也不复杂。”尹晓波坦言(yan),他(ta)和杨荣贵(gui)算是“科(ke)(ke)学(xue)家中的(de)(de)工(gong)程师(shi)”,做的(de)(de)事情,是将(jiang)听(ting)起来颇为高大上的(de)(de)科(ke)(ke)学(xue)概(gai)念,变成可(ke)能投入使用(yong)的(de)(de)技术(shu)。
  
  据介绍,目前实验室已经(jing)有(you)了成型(xing)的材料(liao)生产线,可以以5米(mi)/分钟的速率对(dui)300毫米(mi)宽(kuan)的材料(liao)进(jin)行(xing)产出。
  
 -- 建一条通道,开一个脑洞
  
  那么(me),材料究竟该怎么(me)用呢?
  
  杨荣贵笑称(cheng),几(ji)乎所有采访他们的(de)科技媒体,都会问到这一(yi)问题(ti)。但(dan)是,它又不是一(yi)两句话就能解释(shi)清楚(chu)的(de)。
  
  “主要(yao)看(kan)你拿(na)它来冷却什么(me)了。”有的(de)(de)(de)(de)(de)物体,可(ke)以(yi)直(zhi)接“贴膜(mo)”降温,有的(de)(de)(de)(de)(de)物体,还需重新设(she)计相关(guan)的(de)(de)(de)(de)(de)热系统(tong)配(pei)合(he)薄膜(mo)使用。实际(ji)上(shang),科研(yan)人(ren)员研(yan)发出(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)降温塑料膜(mo),不(bu)是一个立(li)等可(ke)取、拿(na)了就(jiu)用的(de)(de)(de)(de)(de)“空调”,它更是一种(zhong)降温的(de)(de)(de)(de)(de)解决方案。“从科研(yan)成果到商(shang)业化产品(pin),中(zhong)间步骤复杂。这种(zhong)材料有广阔的(de)(de)(de)(de)(de)应用领域(yu),但还要(yao)针对不(bu)同(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)使用场景进行(xing)不(bu)同(tong)设(she)计。”杨(yang)荣贵(gui)说。
  
  外界(jie)对此(ci)材料报以热(re)切的(de)(de)关注(zhu)。论文发表后,两(liang)位教授收到了(le)来(lai)(lai)自(zi)全球的(de)(de)数百封邮(you)件,来(lai)(lai)自(zi)南非、新加坡和阿联(lian)酋(qiu)的(de)(de)“代理(li)”已(yi)经(jing)迫不及待伸(shen)出了(le)橄榄枝。杨荣(rong)贵觉得(de)下一步要思考(kao)的(de)(de)是(shi)“怎么(me)用(yong)”的(de)(de)问题(ti)。对商业化的(de)(de)合(he)作(zuo)请求,他们保持了(le)审慎的(de)(de)态度(du)。
  
  “有(you)时候想想,如果地球和外(wai)太(tai)空能够通过热辐射连起来,就有(you)了(le)很(hen)多(duo)(duo)新的可(ke)能。”尹(yin)晓(xiao)波说,这(zhei)项(xiang)研(yan)究或许也(ye)能给(ji)学界启发(fa),让(rang)更(geng)多(duo)(duo)科(ke)研(yan)人员(yuan)思考(kao)。这(zhei)也(ye)算(suan)是“开了(le)一个脑洞”,让(rang)科(ke)研(yan)人员(yuan)找到利用(yong)外(wai)太(tai)空的更(geng)多(duo)(duo)可(ke)能性,“或许以后还能诞生很(hen)多(duo)(duo)我们现在(zai)没法(fa)想象的应用(yong)”。


文章来源:易塑网