我国科学家在无能耗制冷领域研发取得重大突破

记者15日从中国科学院长春光学精密机械与物理研究所了解到，该所研究员李炜团队与合作者探索出一种竖直表面的日间亚环境辐射制冷新策略，这种制冷方式应用后无需消耗能源即可完成制冷，大幅节约能源并减少温室气体排放。这一重大突破于北京时间15日在国际期刊《科学》发表。

夏日人们在空调房中休息，日常冷链运输等制冷设备也不断耗费大量能源，这些都将加剧温室气体排放，甚至加快全球变暖的进程。面对这一挑战，科研人员在不断寻找无需消耗能源的有效制冷方案。

  一些科研团队从古代伊朗的制冰方式获得灵感，研发出日间辐射制冷技术。当时人们巧妙利用夜晚沙漠的低温来制冰。这一做法的原理，是基于地球上物体能够借助8至13微米的大气透明窗口向寒冷的外太空辐射热量，实现低于环境温度的自然制冷。

  “这种辐射制冷方式属于被动制冷策略，无需消耗电力等能源。”李炜说。近十年来，日间辐射制冷技术取得显著进步。即使在最炎热时，采用热光子学原理设计的辐射制冷器，仍然能使表面温度比周围环境空气低出5到10摄氏度。

  但大多数研究成果都聚焦于像楼房屋顶等直接面向天空的物体。现实生活中，建筑物外墙、车辆以及纺织品等物体大部分外表面都与天空保持竖直方向。面对这些物体研究日间辐射制冷技术时，不仅要考虑有效减少太阳光谱的吸收，还要尽可能提升大气窗口波段的热发射，并设法避免被高温地面所加热。尽管近年来国际上一些研究团队做出尝试，但在竖直表面实现日间低于环境温度的辐射制冷研究仍是挑战。

  对此，李炜团队创新利用热光子学手段，提出一种角度非对称光谱选择性热发射器，破解了竖直表面日间辐射制冷难题。该发射器不仅具备高效反射太阳光的能力，还能减少吸收来自大气和高温地面的热辐射，实现低于环境温度的制冷效果。该团队在晴朗夏季进行室外测试，实现了低于环境温度2.5摄氏度的制冷效果。

  相关成果在《科学》发布后，李炜团队致力于将研究成果服务于国家重大需求，在高效制冷和传热等领域发挥作用，为节能减排作出贡献。