光學(xué)超材料有望實(shí)現(xiàn)零能耗降溫

人們?cè)趹敉馍a(chǎn)作業(yè)時(shí)會(huì)不可避免地暴露在高溫暴曬環(huán)境中，而建筑內(nèi)部空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)一步加重了能源消耗和溫室氣體排放，產(chǎn)生嚴(yán)重的負(fù)反饋。那么，如何在緩解極端高溫對(duì)人體健康危害的同時(shí)，減少大量能源消耗，成為亟須解決的問題。

我國(guó)的多學(xué)科交叉團(tuán)隊(duì)研發(fā)了一種基于形態(tài)學(xué)分級(jí)設(shè)計(jì)的無源降溫超材料技術(shù)，可在戶外暴曬環(huán)境下為人或物實(shí)現(xiàn)高效、可持續(xù)、零能耗的降溫。該技術(shù)制備的超材料織物由隨機(jī)光學(xué)超材料體系組成，內(nèi)部包含大量隨機(jī)分布的、波長(zhǎng)或亞波長(zhǎng)尺度的微納散射體，因此可以在特定的波段提供寬譜散射，拓寬了隨機(jī)結(jié)構(gòu)的光譜響應(yīng)范圍，最終實(shí)現(xiàn)紫外—可見—近紅外波段，以及中紅外波段的寬光譜精準(zhǔn)調(diào)控。該超材料織物具有高達(dá)92.4%的太陽反射率和94.5%的中紅外發(fā)射率，可為人體皮膚降溫近5℃，為汽車模型內(nèi)部降溫近30℃。

在暴曬環(huán)境下，超材料織物如同一個(gè)為光線精心設(shè)計(jì)的迷宮。入射的太陽波段光線經(jīng)多次折射拐彎后，大部分被反射出去，無法到達(dá)皮膚。而人體熱量則可以通過織物表面，以熱輻射的形式傳輸?shù)胶涞挠钪婵臻g實(shí)現(xiàn)無源降溫。

批量制備的超材料纖維和織物，可通過刺繡、裁剪、縫紉等簡(jiǎn)單工藝融入日常生活的各類產(chǎn)品中。此外，該織物可制備成防曬服、帳篷、汽車罩、傘等多種產(chǎn)品，在實(shí)際使用時(shí)可適應(yīng)任意物體表面，從而保護(hù)暴露在陽光直射下的人體和物體免受高溫傷害。

光學(xué)超材料織物克服了長(zhǎng)期以來難以將實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的熱管理織物應(yīng)用于實(shí)際場(chǎng)景的挑戰(zhàn)，有效推動(dòng)了傳統(tǒng)紡織工業(yè)的創(chuàng)新與發(fā)展。零能耗降溫新材料技術(shù)可以針對(duì)實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景需求，實(shí)現(xiàn)包括薄膜和涂料等多種高分子材料器件的高效降溫功能，在未來有望服務(wù)于戶外施工、醫(yī)療健康、體育運(yùn)動(dòng)等多領(lǐng)域需求。

（來源：《科普時(shí)報(bào)》）