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如何低成本为建筑降温

告别空调?超实用的“辐射制冷”黑科技来了

很多人不知道,伦敦经典的红色双层巴士,车顶其实是白色的。早在2004年,伦敦就开始将车顶涂白以减少吸热,并在2020年完成了全车队的“戴白帽”工程。然而,面对不断攀升的气温,普通白漆已经不够用了,2025年伦敦公交系统因高温引起的乘客投诉量创下了历史新高。

为了解决这一难题,科技界正在掀起一场关于**“辐射制冷涂料”**的革命。


从“反射阳光”到“向宇宙扔热量”

普通商业白漆只能反射约84%的阳光,而伦敦大学学院(UCL)Ioannis Papakonstantinou 教授团队研发的一种新型超白涂料,反射率高达93%

这看似微小的9%差距,却跨越了一个物理学上的关键临界点:涂层向外辐射的热量,开始大于它吸收的太阳热量。

在阳光直射下,太阳辐射地球表面的能量约为 1000W/m²,而地面物体自然散热的功率约为 100W/m²。当反射率超过90%时,涂层就能实现收支平衡。一旦反射率更高,它甚至能在烈日下将自身温度降得比周围空气还要低

在马德里的实地测试中,UCL的这款涂料让巴士车顶表面温度比涂有普通白漆的表面整整低了8℃


解决空调带来的“热岛恶性循环”

2014年,斯坦福大学阿斯瓦斯·拉曼(Aaswath Raman)团队首次证实了这种“低于环境温度的无能耗制冷”技术。但当时他们使用的是昂贵的银和二氧化铪,且需要复杂的电子束蒸镀工艺,材料还会像镜子一样刺眼反光,无法投入商用。

如今,这项技术终于迎来了爆发期。

空间制冷消耗了全球大量的电力,并排放出大量温室气体,加剧了城市“热岛效应”。特别是在一些热带贫困地区,居民根本无力负担空调。因此,低成本、无能耗的制冷技术成了刚需。


UCL的黑科技原理:气凝胶 + 聚合物

UCL团队的新型涂料不仅制冷效果极佳,而且成本低廉,外观就像普通白漆。

  • 高效反射:他们将二氧化硅气凝胶(一种海绵状超轻材料)微粒混入特定的聚合物中。气凝胶微粒的尺寸与可见光波长相近,能像弹珠一样将射入的阳光彻底散射出去。
  • 深空散热:气凝胶中的硅氧键和聚合物中的碳氧键,会在 9微米左右的波段 产生共振。这个波段正巧是地球大气的“透明窗口”。涂层吸收的热量会转化成该波段的红外线,穿透大气层,直接发射到零下270℃的宇宙深空

由于所有原料均为市售常用材料,其大规模量产的成本与目前的高端油漆相当。


商业化群雄逐鹿:从气凝胶到“会流汗”的水泥

目前,辐射制冷技术已经开始走向市场:

  1. 阿克苏诺贝尔(AkzoNobel):这家荷兰油漆巨头正致力于气凝胶路线的研发。
  2. 创冷科技(i2Cool,香港):通过混配不同材质和尺寸的微粒,实现了全波段阳光反射。目前已在全球涂装了超85万平方米的建筑(相当于119个足球场),累计减少了1.4万吨因空调产生的碳排放。
  3. 新加坡南洋理工大学(NTU):裴继鹏团队研发出了一种**“会流汗的水泥涂料”**。
    • 该材料具有微米级的多孔结构,能像毛细管一样吸收雨水。在烈日下,水分蒸发带走热量(类似人体排汗散热),雨天时又会自动补充水分。
    • 即使不下雨,配方中加入的盐分也能直接从潮湿空气中吸取水分。
    • 在测试中,这种水泥材料比普通的辐射制冷涂料还能再降温5℃,为装有空调的建筑节省多达40%的能耗。最重要的是,水泥成本极低,售价仅为辐射制冷涂料的1/30