新型智能屋顶涂层可全年节能

新型智能屋顶涂层可全年节能字体：小中大分享到：新型智能屋顶涂层可全年节能2021-12-17 09:20:24来源：科技日报

科学家开发出一种适用于所有季节的智能屋顶涂料，它可以在不消耗天然气或电力的情况下，使家里的温度冬暖夏凉。根据当地时间16日发表在《科学》杂志上的研究成果，新型四季屋顶涂层会根据室外空气温自动从降温切换到保暖。这种温度自适应辐射涂料(TARC)是第一种通过调节辐射降温速率，在热天自动降温，在冷天自动升温的屋面涂料，这是通过其主要材料——二氧化钒来实现的。

领导这项研究的加州大学伯克利分校材料科学系的科学家吴俊桥解释说，许多冷屋顶系统的问题是，它们在冬天继续向外辐射热量，从而提高了室内供暖的成本。TARC在冬季可以通过自动关闭辐射热来节能，克服了冬季过冷的问题。

金属通常是电和热的良导体。2017年，吴俊桥和他的研究团队发现，二氧化钒中的电子对电的行为就像金属对热的行为一样。换句话说，它们导电性能好，但不导热。67℃以下的二氧化钒对热红外光也是透明的，所以不吸收热红外光。而二氧化钒一旦达到67℃，就会变成金属状态，开始吸收热红外光。在这种情况下，从绝缘体切换到金属，就是我们熟知的相变材料的特性。

研究还表明，仅用钨取代二氧化钒中仅1.5%的钒(一种被称为“掺杂”的技术)，就可以将材料的相变阈值降低到25℃，这是实际应用的理想温度。

为了了解二氧化钒在屋顶系统中的性能，研究人员设计了一个2厘米乘2厘米的TARC薄膜装置，它由三层组成:由银制成的反射底层、由氟化钡制成的透明中间层和含有有序块状二氧化钒“岛”的顶层。

" TARC看起来像透明胶带，可以贴在屋顶这样的固体表面上."吴俊桥说。

目前，研究已经证明了二氧化钒在TARC薄膜中惊人的全天候多功能性，并且在节能方面更胜一筹。据研究人员测量，TARC全年反射约75%的太阳光，但当环境温度较高(25℃以上)时，其热发射率较高(约90%)，促进热量向天空散失空。在较凉爽的天气，TARC的热发射率自动切换到较低水平(约20%)，这有助于保留太阳能吸收和室内加热带来的热量。

在未来，研究人员计划开发更大规模的TARC原型，以进一步测试其作为实用屋顶涂层的性能。吴俊桥说，TARC还可能被用作热保护层，以延长智能手机和笔记本电脑的电池寿命，并保护卫星和汽车免受极端高温或低温的影响。它还可以用来制作帐篷、温室覆盖物甚至帽子和夹克的调温织物。

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