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新加坡国立大学研究人员开发出用于辐射冷却和电磁波吸收的新型气凝胶
发布时间：2024-07-13 11:12:31惠怡贵来源：
气凝胶是一种具有多孔性和低密度的固体材料，具有多种功能，从吸收体重管理补充剂中的脂肪球到促进更可持续的金属回收过程。气凝胶传统上用于航空航天工业的隔热，新加坡国立大学 (NUS)的科学家将这种材料提升到了一个新的水平，利用其独特的性能为建筑、环境修复、药物输送甚至服装和纺织品等众多应用提供价值。
新加坡国立大学设计与工程学院机械工程系副教授 DUONG Hai-Minh 领导的研究团队进行了开创性的努力，开发出用于两种新应用的气凝胶：辐射冷却和电磁波 (EMW) 吸收。
该团队利用塑料废物设计出薄膜气凝胶，可用作隔热材料和辐射冷却器。这些气凝胶可应用于任何表面，例如建筑物屋顶，以降低内部温度，为无能源热管理提供可扩展且可持续的解决方案。该团队的研究成果于 2024 年 5 月 15 日发表在《太阳能》杂志上。
在另一项于 2024 年 1 月 10 日发表在《碳》杂志上的研究中，新加坡国立大学的研究人员设计了一种简单、可扩展的方法来生产气凝胶，这种气凝胶可以吸收 X 波段的电磁波，这是用于天气监测和空中交通管制的气凝胶的特征。这些轻质、耐用的气凝胶可防止电磁污染，在我们日益数字化的世界中保护人类和敏感设备。
研究人员此前曾利用塑料、纸张和菠萝叶等农业副产品等多种废料制作气凝胶，而此次研究工作正是在此基础上取得的成功。
用于辐射冷却的气凝胶
传统制冷系统(例如空调)耗能巨大，约占全球建筑物用电量的 20%。新加坡国立大学团队开发的新型气凝胶提供了一种被动制冷替代方案，利用辐射冷却的自然过程将热量散发到太空中，而无需消耗能源。
“这一过程涉及使用特殊设计的气凝胶通过大气‘天空之窗’发射红外辐射，有效地将表面温度冷却到环境温度以下，”Duong 副教授说。“我们很高兴能够将一次性聚对苯二甲酸乙二醇酯 (PET) 瓶中的纤维升级为专为此目的设计的新型气凝胶，以帮助解决全球塑料垃圾危机。”
此前，该团队曾使用 PET 纤维生产气凝胶，但最新方法的能源效率显著提高，能耗降低了约 97%，生产时间缩短了 96%。在与新加坡国立大学量子技术中心的 Jaesuk HWANG 博士合作进行的新加坡温暖气候测试中，0.5厘米厚的材料产生了 2 摄氏度的冷却效果，这是通过向周围环境发射红外热量实现的，同时表现出良好的隔热性能，防止周围环境的热量吸收。
Duong 副教授补充道：“这些气凝胶可以降低住宅和商业建筑的能源消耗，特别是在需要降温的热带气候地区。”
未来的研究将集中于使这些气凝胶适应不同的气候条件，并将其应用范围扩大到建筑隔热之外，例如在液体循环管道的有效热管理至关重要的工业过程中。
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