理工大学(简称“港理大”)了解到,该校研究团队成功开发一款自适性环保辐射制冷纳米涂层,能应用于建筑物天台和外墙等,无须消耗任何能源的情况下,即可大大降低建筑物表面温度高达摄氏25度,并降低室内温度约摄氏2至3度。
据介绍,该新型涂层既无毒又耐用,且不含任何金属,可实现大规模生产,助力缓解城市热岛效应及助力实现碳中和目标。
以反射物料覆盖外墙及天台,有助建筑物自我调节热环境,以此来降低室内环境和温度。一般的被动式辐射製冷材料,不能依据环境变化自动调节制冷量,使应用具有局限性。
为此,港理大建筑环境及能源工程学系教授吕琳团队,开发了以碳量子点驱动的光致发光辐射制冷纳米涂层,能根据太阳辐射量,自动调节其制冷量。
光致发光辐射制冷涂层是利用光致发光材料将太阳能转化为光能,太阳光度强度越大,涂层的太阳光反射率则越高,以避免建筑物吸收过量热力。然而,传统的光致发光材料属于稀土金属和钙钛矿,存在环境污染问题,吕琳团队的团队采用纳米大小的环保有机合成物——碳量子点作为光致发光材料,解决了此问题。
这种环保无害的有机材料涂盖在中空的玻璃微珠表面,制成智慧制冷球,使涂层有效地将紫外线转换成可见光光子,提升太阳能反射率。新型涂层具水溶性特点,使用时只需等水分蒸发及凝固,便可形成涂层覆盖在建筑物表面,过程中不会释放任何挥发性有机物,减少了空气污染的问题。
实验结果为,与传统辐射制冷涂层相比,新型涂层可将白天的有效太阳能反射率由92.5%提升至95%,冷却效果比传统涂层高10至20%。实地测试中,团队将新型辐射製冷涂层应用于建筑施工工地的货柜屋屋顶,经过两年半的户外测试后,货柜屋屋顶比一般混凝土屋顶温度降低高达摄氏24度。新型涂层的太阳能反射率在测试期后只降低了不到2%,具有极高的耐用度。团队预计,以新型涂层为该货柜屋降温,能大大降低空调冷负荷,每年可节省约10%的空调系统耗电量。
吕琳表示:“我们研发的新型涂层具有卓越的降温表现,适用于各种各样的气候的城市,有望加快新一代降温材料的发展。这种水溶性新型涂层更可制成多种颜色,以滚刷方式大幅涂抹于建筑物天台和外墙、路面、城市地表覆盖面等,既可达到降温目的,更兼具美化外观的效果,是未来实现可持续城市发展、缓解城市热岛效应的创新策略之一。”
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