科學家發明超級冷卻木材,能使室內降低10度

通常情況下,冷卻系統比加熱系統更為復雜。根據美國能源部的數據,供暖系統和冷卻系統每年向大氣排放超過5億噸的二氧化碳。另外,我們的大多數建筑物都是由混凝土制成的,混凝土的生產是碳排放的主要來源。


減少建筑物冷卻量的一個好方法是確保它能夠反射足夠的紅外輻射。被動輻射冷卻材料經過精心設計,可以很好地完成這項工作。


現在,一種向空中輻射熱量的新型木材提供了一種解決方案。如果在建筑物的外部使用,該材料可以使建筑物的溫度降低10°C,并降低制冷成本高達35%。


馬里蘭大學的材料科學家團隊用過氧化氫從天然木材中去除了“木質素”,創造了這種材料。如果項目進展順利,由高科技冷卻木材制成的房屋可以幫助讓我們的房間保持涼爽,并通過減少空調的能源消耗來減少碳排放。



一種可以降低冷卻成本的新木材樣本



高科技冷卻木材


木質素是樹木細胞壁的一個組成部分,充當著將稻草束粘合在一起的粘合劑,同時,木質素也是紅外光的強發射器。


研究團隊通過將椴木浸泡在過氧化氫溶液中,讓過氧化氫溶液通常將長木質素分子切成小片段,從而將木質素從木材中除去。木質素碎片在溶液中被釋放出來,并可以被沖走。然后,該團隊使用熱壓機(一種用于制造木質復合材料的工業虎鉗),將剩余的纖維素和半纖維素成分壓縮在一起,得到一種強度是天然木材的八倍的工程木材。


此外,木材中的纖維素能反射可見光,僅吸收非常低水平的近紅外光,這意味著新型冷卻木材能將大部分的陽光反射出去。


因此,用這種材料制成的建筑在室內幾乎不會傳導任何熱量。該研究團隊還發現,這種材料可以吸收室內產生的熱量,這些熱量輻射的波長不同于太陽光的波長。在涼爽的夜晚,冷卻木材有助于釋放熱量,即適合白天也適合夜晚。


它可以降低空調成本


研究人員在“科學”雜志上介紹說,如果將這種材料應用于溫暖氣候下的建筑物外部,那么被動冷卻效應可以將空調成本降低35%。冷卻木材非常致密,抗拉強度約為404兆帕斯卡,比天然木材強8.7倍,與金屬結構材料(包括鋼材)相當。


但是,由于冷卻木材同時也限制了來自太陽的熱量進入室內,所以在冬天會增加額外的取暖費用。因此,這種材料最適合夏天長、冬天短的溫暖地區。


這種多功能、可擴展的冷卻木材有望用于未來節能和可持續的建筑應用,從而大幅減少碳排放和能源消耗。