据估计，到2050年人们对于冷却的需求至少增长十倍，提升冷却系统的效能是应对21世纪能源挑战的关键。其实在多年前，人们已发现辐射冷却法的物理原理，但一般来说，辐射冷却所引发的能量交换只适用于晴朗且干燥的夜晚。在白天，商业冷却需求最高的时候，该原理反而效率低下。现在科学家做出新突破，在正午即可实现降温。可以说，他们展现了新技术将如何帮助人们建设更凉爽、更绿色的世界。

“冷却玻璃”可将热量释放到太空

据16日发表在《科学》杂志上的一篇论文介绍，美国马里兰大学材料科学与工程系教授胡良兵领导的研究小组开发出一种微孔玻璃涂层新技术，可在中午时分将涂层下的材料温度降低3.5℃，并可能减少公寓楼10%的年碳排放量。

新涂层有两种作用：首先，它反射高达99%的太阳辐射，阻止建筑物吸收热量；其次，它以长波红外辐射的形式向冰冷的宇宙中释放热量，那里的温度通常在-270℃左右。

在一种被称为“辐射冷却”的现象中，太空有效地充当了建筑物的散热器。团队利用新的冷却玻璃设计以及“大气透明窗”（电磁波谱的一部分，穿过大气层而不提高其温度），将大量热量释放到远处无限寒冷的天空中，这使地球能够自行冷却，特别是在晴朗的夜晚效果尤其显著。

与之前的冷却涂层不同，此次新型玻璃具有环境稳定性，能够耐受水、紫外线辐射、污垢，甚至能够承受高达1000℃的温度。该玻璃可应用于瓷砖、砖块和金属等各种表面，具有高度可扩展性和广泛使用性。

研究团队使用细磨玻璃颗粒作为黏合剂，从而避免使用聚合物，增强了其在户外的长期耐用性。他们选择的粒径，可以最大限度地发射红外热量，同时反射阳光。

胡良兵表示，这种“冷却玻璃”不仅仅是一种新材料，它还是解决气候变化的关键部分。通过减少空调的使用，人们朝着降低能源使用和减少碳排放、碳足迹迈出了一大步。

该团队目前正专注于“冷却玻璃”的进一步测试和实际应用。他们对其商业化前景持乐观态度，并创建了一家初创公司来扩大规模并使其商业化。

冷却玻璃的特点

冷却玻璃具有以下几个显著的特点：

透明：冷却玻璃对可见光是透明的，不会影响光照或视觉效果。

耐久：冷却玻璃的材料和结构都很稳定，不会因为环境因素而变形或损坏。

便宜：冷却玻璃的制造成本和维护费用都很低，比传统的空调或制冷系统更经济。

环保：冷却玻璃不需要消耗任何能源或排放任何污染物，对环境无害。

冷却玻璃在国内外的研究和开发

冷却玻璃在国内外的研究和开发已经取得了一些重要的进展，例如：

中国科学技术大学裴刚教授课题组在天空辐射制冷、太阳能供热、空间核能布雷顿循环系统等方面进行了多项创新研究。

上海交通大学黄兴溢教授和鲍华教授联合研究团队提出了一种全新的能量利用方法，该方法分别以太阳和太空为热源和冷源，巧妙利用光谱自适应智能涂层来解决光热转换过程和辐射制冷过程的光谱冲突，实现24小时全天候的冷热能量捕获和利用。

上海理工大学光子芯片研究院和复旦大学合作开发了一种可扩展的聚合物/空心玻璃微珠/感温变色微胶囊复合薄膜涂层，首次实现了自适应辐射制冷和太阳能加热集成材料的大规模制备，避免了传统辐射制冷材料的无效降温，让房屋在夏天保持凉爽，冬天保持温暖。

冷却玻璃的应用

冷却玻璃可以广泛地应用于各个领域，比如：

建筑：冷却玻璃可以作为建筑物的外墙或屋顶，降低室内温度，提高舒适度，节约能源。

农业：冷却玻璃可以作为温室或大棚的覆盖材料，调节温湿度，促进植物生长，增加产量和质量。

工业：冷却玻璃可以作为工厂或仓库的隔热材料，保护设备或物品，防止过热或火灾。

军事：冷却玻璃可以作为隐身或伪装的手段，减少红外信号，避免被探测或攻击

拓展：这个材料也能实现“外太空”制冷

上海交通大学电气材料与绝缘研究中心教授黄兴溢与该校密西根学院教授鲍华合作，开发出一种具有高导热率的辐射制冷绝缘材料，这种材料具有高达98%的阳光反射率，可以实现全天辐射制冷效果，其高导热特性还可用于户外设备的高效热管理，有效降低器件、装备的工作温度。相关研究已发表于《先进功能材料》。

黄兴溢指出，该材料所用h-BN填料的单价仍然较高。不过，该填料有效提升了辐射制冷材料的各项性能，拓宽了其应用场景，也极大提升了辐射制冷材料的附加值。

“与现有的辐射制冷材料相比，新材料最大的优势是具有高导热率，使其不仅可以用于制冷应用场景，还可应用于户外电力装备、电子器件的高效热管理，这是传统辐射制冷材料难以实现的。”黄兴溢说，“其次，该材料还具有超高的阳光反射率、易规模化加工、填料含量低等优势，有利于提升材料性能、降低成本。”

据介绍，这种新材料不仅适用于传统辐射制冷材料的应用场景，如大型会展中心、粮仓、冷链物流等，还可以用于户外电力设备、电子器件的热管理，如5G基站、变压器、数据中心等，并有效提升器件性能、延长其使用寿命，甚至还可能作为航天器的热控薄膜使用。

总结

冷却玻璃是一种可以将热量释放到太空的神奇材料，它可以帮助我们应对气候变化，节约能源，减少温室气体排放，还能提高农作物的产量和质量。它是一种具有多种优点和广泛应用的创新科技，值得我们关注和学习。

文章来源： 科技日报，光明科普，晴朗星空下的U