斯坦福研发多彩新涂料能阻挡热量 使夏季更凉爽、冬季更温暖

斯坦福研发多彩新涂料能阻挡热量使夏季更凉爽、冬季更温暖用新型红外线阻隔涂料涂刷的一系列物体，展示了它的各种颜色图/彭雨灿随着气温变得越来越极端，人们在盛夏和寒冬会更频繁地躲进室内，吹空调或开暖气。但令人沮丧的是，这些耗能系统只会让问题变得更糟。因此，为了减轻一些压力，科学家们一直在研究能为建筑物或车辆被动加热或降温的材料和涂层。一些材料通过反射太阳光来工作，而另一些则利用辐射冷却将热量以红外波的形式发射到天空中。在这项新的研究中，斯坦福大学的研究小组开发了一种新型涂料，它能显著阻隔热量，使建筑物内部根据需要保持温暖或凉爽，而不会消耗大量能源。对于那些可能对反光超白涂料望而却步的审美人士来说，这种涂料还有多种颜色可供选择。这种新型涂料由两层组成。下层含有铝片，能反射高达80%的红外线辐射，防止热量透过铝片。在这层之上，是一层对红外线透明的超薄外层，由不同颜色的无机纳米颗粒组成。研究人员的想法是，这种涂料可以涂在建筑物的外部，在夏天隔绝热量，而在冬天则可以涂在内部墙壁上，更好地保持室内热量。研究小组测试了白色、蓝色、红色、黄色、绿色、橙色、紫色和深灰色的油漆样品，发现每种油漆对中红外光的反射能力都比相同颜色的传统油漆强10倍左右。在实验室实验中，新型油漆的加热能耗降低了约36%，制冷能耗降低了20%以上。接下来，研究人员对美国各地不同气候条件下的中型公寓楼进行了模拟实验，这些公寓楼内外都涂上了新材料，结果发现，一年下来，供暖和制冷的总能耗下降了约7.4%。此外，他们还对涂料的耐久性进行了测试，结果发现这些涂料具有防水性，在80°C（176°F）的高温或-196°C（-321°F）的低温下暴露一周后，其性能也没有任何下降。高酸度和低酸度环境对它们的影响也不大。研究人员说，经过进一步调整，这种新型涂料可以成为被动式气候控制的关键工具，减少对高能耗的暖通空调系统的依赖。这项研究发表在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1377197.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1377197.htm

科学家开发新水凝胶玻璃：阻挡太阳热量的同时允许可见光通过

科学家开发新水凝胶玻璃：阻挡太阳热量的同时允许可见光通过今年夏天，世界上很多地方都是闷热的，很多人都在考虑用更好的方法来冷却建筑物。中国的研究人员现在用水凝胶玻璃来装饰窗户，这种材料可以有选择地阻挡来自太阳的热量而不阻挡其光线。普通的玻璃被设计成允许可见光通过并照亮房间，但它与红外光的相互作用--作为热的感觉--就不那么理想了。玻璃让阳光中的近红外辐射通过，同时阻止中红外光从房间中逸出，从而使建筑物升温。在夏天，这种闷热会促使人们更频繁地打开空调，从而导致更多的能源消耗。为了尝试解决这个问题，武汉大学的科学家们现在已经试验了新的窗户材料，这些材料与光的互动方式不同。研究人员在玻璃上设计了一个只有几毫米厚的水凝胶涂层，以反射更多来自外部的近红外光，并允许更多的中红外光从内部流出，同时对可见光保持同样的透明。这个想法是可见光的光子可以穿透超过1米进入水中，而光谱中近红外部分的光子只能使其达到几毫米。由于水凝胶主要是水，这使其成为一种有用的选择性屏障。在测试中，研究小组发现水凝胶玻璃直接向太空发射多达96%的红外光，因为这些波长没有被大气阻挡。这将有助于保持建筑物内部的温度，其方式与其他辐射冷却系统相似。与此同时，普通玻璃对太阳辐射能的透射比约为84%。重要的是，水凝胶玻璃看起来并不比普通玻璃暗淡--事实上，它实际上能让更多的光线通过。根据水凝胶层的厚度，它允许高达92.8%的可见光进入房间，而普通玻璃为92.3%。研究小组在尺寸为20x20x20厘米的模型房屋上测试了水凝胶玻璃的性能，这些房屋有厚厚的隔热墙和一个大窗户。传感器显示，水凝胶玻璃窗将室内温度降低了3.5℃。研究小组表示，这种材料可以帮助减少制冷的能源消耗，这将有利于环境和减少成本。水凝胶也很常见，而且价格低廉，所以推广起来应该相对简单，这可能使它们比其他更复杂的智能窗更有优势。这项研究发表在《光电子学前沿》杂志上。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1310863.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1310863.htm

AI协助设计一种透明的窗户涂料 可在不使用能源的情况下冷却建筑物

AI协助设计一种透明的窗户涂料可在不使用能源的情况下冷却建筑物这种窗膜（左上角用手指拿着）通过允许可见光进入，同时反射不可见的红外线和紫外线，并将热量辐射到外太空，使房间保持明亮和凉爽。资料来源：改编自ACS能源通讯2022，DOI:10.1021/acsenergylett.2c01969根据以前的研究估计，冷却占全球能源消耗的15%左右。这种需求可以通过一种能够阻挡太阳紫外线和近红外光的窗户涂层来降低。这些是太阳光谱中人类不可见的部分，但它们通常通过玻璃来加热一个封闭的房间。如果涂层以穿过大气层进入外层空间的波长从窗户表面辐射热量，能源的使用甚至可以进一步减少。然而，很难设计出能同时满足这些标准的材料，同时还能传输可见光，这是需要的，这样它们就不会干扰视线了。EungkyuLee、TengfeiLuo及其同事着手设计一种"透明辐射冷却器"（TRC），它可以做到这一点。该团队用AI构建了计算机模型，TRCs由普通材料（如二氧化硅、氮化硅、氧化铝或二氧化钛）在玻璃底座上交替形成的薄层组成，上面有一层聚二甲基硅氧烷薄膜。他们使用机器学习和量子计算指导的迭代方法来优化层的类型、顺序和组合，量子计算使用亚原子粒子来存储数据。这种计算方法比传统计算机更快、更好地进行优化，因为它可以在几分之一秒内有效地测试所有可能的组合。这产生了一种涂层设计，在制造时，除了市场上最好的商业减热玻璃之一外，还击败了传统设计的TRC的性能。研究人员说，在炎热、干燥的城市，与传统窗户相比，优化的TRC可能会减少31%的冷却能源消耗。他们指出，他们的发现可以应用于其他领域，因为TRC也可以用在汽车和卡车的窗户上。此外，该小组的量子计算支持的优化技术可用于设计其他类型的复合材料。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1331631.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1331631.htm

由变色龙启发的建筑材料可改变其吸收或散发的热量

由变色龙启发的建筑材料可改变其吸收或散发的热量在炎热的日子里，这种材料可以发射出它所包含的高达92%的红外热量，帮助冷却建筑物内部。然而，在较冷的日子里，这种材料只发出7%的红外线，帮助建筑物保持温暖。"我们基本上想出了一种低能耗的方法来对待建筑物，就像对待一个人一样；当你冷的时候，你就加一层，当你热的时候，你就脱一层，"领导这项研究的许宝春助理教授说，他发表在《自然可持续性》上。"这种智能材料让我们在没有大量能源的情况下保持建筑物的温度"。受气候变化的驱动根据一些估计，建筑物占全球能源消耗的30%，并排放了全球所有温室气体的10%。这一能源足迹的大约一半归因于室内空间的加热和冷却。"长期以来，我们大多数人都认为室内温度控制是理所当然的，没有想过它需要多少能源，"许说。"如果我们想要一个负碳的未来，我认为我们必须考虑多样化的方式，以更节能的方式控制建筑温度。"研究人员先前已经开发了辐射冷却材料，通过提高其发射红外线的能力来帮助保持建筑物的温度，红外线是人和物体辐射出来的无形热量。也有一些材料可以在寒冷的气候中防止红外线的发射。这种材料包含一个可以采取两种构象的层：保留大部分红外线热量的固体铜，这有助于保持建筑物的温暖；或者是发射红外线的水溶液，这可以帮助冷却建筑物"一个简单的思考方式是，如果你有一个完全黑色的建筑面向太阳，它将比其他建筑更容易升温，"PME研究生隋晨曦说，他是新手稿的第一作者。这种被动加热在冬天可能是一件好事，但在夏天就不是了。随着全球变暖导致极端天气事件和多变的天气越来越频繁，建筑物需要能够适应；很少有气候需要全年供暖或全年空调。从金属到液体再到液体许和他的同事设计了一种不可燃的"电致变色"建筑材料，它包含一个可以呈现两种构象的层：保留大部分红外线热量的固体铜，或发射红外线的水溶液。在任何选定的触发温度下，该设备可以通过将铜沉积到薄膜中，或将铜剥离，使用极少量的电力来诱导两种状态之间的化学变化。在这篇新论文中，研究人员详细说明了该装置如何在金属和液体状态之间快速和可逆地切换，即使经过1800次循环，在两种构象之间切换的能力仍然有效，因此这种智能材料可以在不需要大量能源的情况下保持建筑物的温度。该团队创建了模型，说明他们的材料如何能在美国15个不同城市的典型建筑中减少能源成本。他们报告说，在一个普通的商业建筑中，用于诱导材料电致变色的电力将不到该建筑总用电量的0.2%，但可以节省该建筑每年HVAC能耗的8.4%。"一旦你在不同的状态之间切换，你不需要应用更多的能量来保持任何一种状态，"许说。"因此，对于你不需要在这些状态之间频繁切换的建筑，它的用电量真的可以忽略不计。"扩大规模到目前为止，许的小组只创造了大约六厘米宽的材料碎片。然而，他们设想，许多这样的材料碎片可以像瓦片一样被组装成更大的板材。他们说，这种材料也可以进行调整，以使用不同的定制颜色--水相是透明的，几乎任何颜色都可以放在它后面而不影响其吸收红外线的能力。研究人员现在正在研究制造这种材料的不同方法。他们还计划探究该材料的中间状态如何能够发挥作用。"我们证明了辐射控制可以在整个不同季节控制广泛的建筑温度方面发挥作用，我们正在继续与工程师和建筑部门合作，研究这如何能够为一个更可持续的未来做出贡献"。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1343391.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1343391.htm

日本运动员将穿着可阻挡红外摄像机的服装

日本运动员将穿着可阻挡红外摄像机的服装据《世界报》报道，在2024年巴黎夏季奥运会上，日本排球、田径等队的运动员将身着一种能够更好地吸收红外线新型面料制成的服装参赛，该面料可以吸收并阻止红外线到达摄像机和红外线传感器。一些设备无意中展示了夜视镜和热像仪中使用的红外感应如何揭示看不见的东西，例如一加8Pro手机的“Photochrom”滤镜。当用于人体时，红外摄影可以揭示运动员的身体轮廓或他们身着薄衣物时所穿的内衣。据《日本时报》报道，2020年，日本运动员在社交媒体上发现自己被红外摄像头拍摄的照片并配上露骨色情字幕，于是向日本奥委会进行了投诉。此后，美津浓、住友金属矿山和共同印刷株式会社携手研发了新型面料。——

日本奥运选手将穿上可阻挡红外线摄像的服装

日本奥运选手将穿上可阻挡红外线摄像的服装一些设备无意中展示了夜视镜和热像仪中使用的红外感应如何揭示看不见的东西，比如OnePlus8Pro的"Photochrom"彩色滤光片在AppleTV薄薄的外壳上就像X射线一样工作。当用于人体时，红外摄影可以揭示人的身体线条或薄薄一层衣服下所穿的内衣，例如运动员所穿的衣服。据《日本时报》报道，2020年，运动员发现红外线相机"在社交媒体上分享的自己带有敏感部位的透视照片"，于是向日本奥委会投诉。此后，美津浓公司、住友金属矿业公司和共同社印刷公司共同开发了新型织物，这种织物具有足够的伸缩性，可用于运动服，同时还能保护运动员。在美津浓公司分享的实验中，在一层"游戏制服面料"和新型红外线吸收面料下面印有黑色"C"，用红外线相机拍摄时几乎完全被遮住。多层新的吸光面料会有更大的帮助，但由于运动员已经对即将到来的巴黎奥运会的酷热表示担忧，因此运动服需要在防止侵入性蠕变和保持凉爽舒适之间取得平衡。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1436263.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1436263.htm