实验室团队制造的PDMS/铝膜。图片来源：KAUST
一种由聚合物薄膜制成的低成本被动冷却技术可用于对大都市地区的建筑物进行被动冷却，从而避免对电力的需求。
现代空调系统在白天消耗大量能源来冷却建筑物，产生大量温室气体，导致气候变化。例如，空调占美国一次能源消耗总量的 15% 左右，在沙特阿拉伯等极端炎热的国家，这一比例可能高达 70%。
使用辐射冷却来控制建筑物温度的技术，例如平面多层光子膜和混合超材料膜，由于不使用电力而吸引了相当多的关注；然而，它们的制造复杂且成本高。
这项新技术是通过美国和 KAUST 研究人员之间的合作（包括学生交流）开发的。由纽约州立大学布法罗分校的 Qiaoqiang Gan 和研究生 Lyu Zhou 领导，KAUST Boon Ooi 光子学实验室的 Jan-Wei Liang 和同事与威斯康星大学的研究人员合作，开发了一种被动冷却技术，由聚二甲基硅氧烷（PDMS）/铝膜结构。
“PDMS 在地球的‘大气窗口’范围内表现出非常高的吸收率，而在太阳可见波长范围内的吸收率很低，”魏建解释说。“这些特性使其成为被动辐射冷却的理想材料。”
通过利用这个大气窗口之间的光谱重叠，对应于 8-13 微米之间的波长和建筑物在典型环境温度下发出的热辐射范围，PDMS/铝膜可以在白天有效地为建筑物降温。
为了制造薄膜，研究人员使用刮刀涂层工艺首先在铝板表面涂上一层 PDMS 树脂，然后用计量刮刀控制其厚度，在约 60 摄氏度的烤箱中加热结构两小时来完成这个过程。
“虽然 PDMS 在太阳波长范围内具有低吸收性，但我们发现在户外测试时，其辐射冷却能力受到周围环境的显着影响，尤其是在拥挤的城市环境中，”乔强说。
为了解决这个问题，该团队开发了一种光谱选择性遮蔽物，将热辐射引向天空，并在白天将外部环境的温度降低了 6.5 摄氏度。
PDMS/铝膜为城市环境中的建筑物降温提供了一种低成本和更环保的解决方案，也可以大规模制造，有助于辐射冷却技术的潜在商业化。
“我们现在正在研究薄膜的光学结构，以增强其辐射冷却，以及其在蒸汽冷凝和水冷却中的应用，”建伟说。
,
