今夏全球均溫創十萬年新高!清大研發「超冷奈米纖維」為建築穿涼感衣

2023-08-24 12:17:00    編輯: 姚 惠茹
導讀 今年夏天全球平均氣溫創十萬年來新高,清華大學醫工所教授萬德輝研究團隊向撒哈拉沙漠的銀蟻取經,研發出仿生材料「超冷奈米纖維」,並將輕薄可彎曲、不易破損、抗紫外光且耐酸雨的纖維薄膜鋪在屋頂,就像為建築穿...


今年夏天全球平均氣溫創十萬年來新高,清華大學醫工所教授萬德輝研究團隊向撒哈拉沙漠的銀蟻取經,研發出仿生材料「超冷奈米纖維」,並將輕薄可彎曲、不易破損、抗紫外光且耐酸雨的纖維薄膜鋪在屋頂,就像為建築穿涼感衣,能讓室內降溫 12 度以上,大幅節省電費,節能減碳救地球。

萬德輝指出,撒哈拉沙漠銀蟻可在攝氏 70 度以上的沙漠中生存,主要因為身上有類似稜鏡的三角形體毛,可反射大部分的陽光,同時放射紅外光,達到降溫的功效,團隊從沙漠銀蟻的體毛得到靈感,深入研究各種材料、形狀、尺寸、顏色,透過先進光學工程技術,以陶瓷材料製成直徑約數百奈米的白色纖維,可反射 97% 的陽光,達到最佳降溫效果。

萬德輝帶領學生,頂著艷陽在清華校內建築樓頂進行實驗,並在模型小屋屋頂鋪上超冷奈米纖維薄膜,再以紅外光熱像儀測量溫度,發現溫度從攝氏 50 度降到 29 度,即使炎夏汽車模型內的溫度動輒飆到 60 度,鋪上超冷奈米纖維薄膜後,同樣降溫 17 度。

研究團隊發現,這種新型的陶瓷奈米纖維不僅能反射陽光,而且吸入的熱能還會轉為紅外光,穿透大氣層的「大氣窗口」,輻射到極低溫的外太空,而不會蓄積在地表與大氣層內,就可以減緩溫室效應,為解決全球暖化問題帶來曙光。

萬德輝表示,超冷奈米纖維不僅可為建築物降溫,特別適用於綠建築,還可以應用在汽車、農業溫室、冷凍倉儲、大型資料中心,以及手機、電腦等消費性子產品,甚至不用耗電就可以全天候散熱降溫,研究成果今年 2 月登國際頂尖期刊《Nano Today》,並正申請 12 項國內外專利。

研發出白色不透明的超冷奈米纖維薄膜後,團隊進一步思考,能否研發出有類似功效,但卻像透明膠水的材料,因此再度研發出「超冷蠶絲薄膜」,塗在透明的窗戶、手機螢幕及太陽能電板,也可以將熱能轉為紅外光輻射到外太空。

萬德輝表示,「超冷蠶絲薄膜」取自天然蠶繭,將纖維拆解後,改變微觀結構,再純化其中的絲素蛋白,就可形成均勻且透明的薄膜,經研究測試,鋪上超冷蠶絲薄膜的智慧手機可降溫攝氏 5.1 度,太陽能電池可降溫 14 度,大幅提升太陽能電池的效率及壽命,而這項研究成果今年 8 月登國際頂尖期刊《Advanced Functional Materials》封面。

(首圖來源:清華大學)

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