2023年3月31日，據(jù)新華社報(bào)道，英國劍橋大學(xué)研究人員開發(fā)出一種彩色納米材料，在陽光下能自發(fā)降溫，用作建筑物、汽車等的表面涂層可大幅減少制冷的能耗，同時(shí)滿足審美需求。
記者采訪專家了解到，這一成果的亮點(diǎn)在于用可回收、可再生的材料來實(shí)現(xiàn)隔熱功能，具有良好制冷效果的同時(shí)非常環(huán)保。不過對(duì)于產(chǎn)業(yè)化而言，新材料的成本和耐用性尚不具備優(yōu)勢(shì)。
目前，保溫隔熱材料的研發(fā)是節(jié)能降碳領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，部分材料已初步進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段。盡管目前這類新材料的市場占有率還不高，但一旦技術(shù)成熟度獲得驗(yàn)證，成本符合市場預(yù)期，將有更多企業(yè)入局。也許不遠(yuǎn)的將來，普通老百姓將在各類建筑中享受這一科技成果，大大減少空調(diào)使用。
彩色納米材料的成本和耐用性仍存局限
根據(jù)美國化學(xué)學(xué)會(huì)最近發(fā)布的新聞公報(bào)，上述彩色納米材料由植物纖維素制成，利用纖維素納米晶體微細(xì)結(jié)構(gòu)的物理光學(xué)特性來呈現(xiàn)色彩，不需要色素就能呈現(xiàn)紅、綠、藍(lán)等顏色。
新材料制作的薄膜能達(dá)到每平方米120瓦的制冷功率，與一些家用空調(diào)效果相當(dāng)。戶外實(shí)驗(yàn)顯示，在陽光照射下，薄膜下方的硅制基板溫度顯著低于環(huán)境溫度，最多可降低9攝氏度。
“這一發(fā)現(xiàn)的亮點(diǎn)是用可回收、可再生的材料來實(shí)現(xiàn)隔熱功能。不過，雖然纖維素的來源是天然的植物，但這并不意味著這種材料的成本會(huì)低。目前來看，納米纖維素或者是纖維素納米晶的成本還是比傳統(tǒng)材料更貴。因此從應(yīng)用的角度來說，這種材料目前還沒有太多優(yōu)勢(shì)，只有將來大規(guī)模生產(chǎn)的話，才可能把成本降下去。”同濟(jì)大學(xué)材料學(xué)教授袁偉忠說。
他還表示，纖維素作為一種天然的植物纖維，這種材料長期使用，特別是長期在室外風(fēng)吹雨淋及紫外線的作用下，如何保持材料的性能，還要進(jìn)一步研究。
新型保溫隔熱材料產(chǎn)業(yè)化初步啟動(dòng)
“實(shí)際上，為了能研制出保溫隔熱的材料，世界各國的很多課題組都在采用不同材料如氣凝膠、石墨烯等，以及從阻隔、反射、輻射等不同熱傳導(dǎo)機(jī)理的角度進(jìn)行研究。”袁偉忠說，這是應(yīng)對(duì)氣候危機(jī)、能源危機(jī)主題下的節(jié)能降碳研究熱點(diǎn)。
記者從業(yè)內(nèi)了解到，除了上述剛研發(fā)出的彩色納米材料，部分具備保溫隔熱功能的特種高分子材料已初步進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段。國家高新技術(shù)企業(yè)上海承一化學(xué)科技有限公司（下稱“承一化學(xué)”）就致力于推廣玻璃和建筑內(nèi)外墻的保溫隔熱涂料，助力減少建筑供熱制冷用能，降低建筑運(yùn)行階段產(chǎn)生的碳排放量。
“玻璃上涂有我們研發(fā)的特殊保溫隔熱涂料。通過太陽光線的阻斷，熱量的反射、折射與吸收，這種涂料在夏天可將玻璃邊的太陽光熱度降低8至15度，冬天則可抑制室內(nèi)暖氣熱流出，提高保溫效果。” 承一化學(xué)董事長張惠明說。
新材料既能解決建筑外墻（保溫層）會(huì)一片片掉落的痛點(diǎn)，同時(shí)避免了保溫板損耗間接導(dǎo)致建筑壽命縮短。這意味著新建建筑帶來新一輪碳排放的周期將有效拉長。
目前，位于上海陸家嘴的大華銀行大廈、上海中心大廈等，均是承一化學(xué)目前洽談并實(shí)施的玻璃保溫隔熱項(xiàng)目，預(yù)計(jì)今年夏天完成改造，率先成為高層建筑低碳改造的標(biāo)志性項(xiàng)目。
對(duì)于這種新型保溫隔熱涂料的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，袁偉忠認(rèn)為，目前建筑通用的涂料、保溫板的企業(yè)占據(jù)相對(duì)穩(wěn)固的市場，新技術(shù)和產(chǎn)品對(duì)大型企業(yè)而言，涉及更改生產(chǎn)線和工藝等較高的成本，需要一個(gè)換新的過程。目前市場產(chǎn)品仍以傳統(tǒng)保溫材料和涂料為主，功能性涂料使用范圍還不夠大，驗(yàn)證時(shí)間也不夠長。市場需求方也會(huì)對(duì)新材料、新技術(shù)的應(yīng)用存在一定疑慮。
“由于新型涂料特別是高功能涂料尚未形成規(guī)?；a(chǎn)，成本相對(duì)傳統(tǒng)材料仍然較高，尤其是涉及納米復(fù)合涂料的原材料價(jià)格更高。”袁偉忠說。
盡管當(dāng)前新型涂料的市場占有率還不高，但在袁偉忠看來，在減碳?jí)毫^大的高層建筑等場景下新型涂料能充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，與大型企業(yè)“錯(cuò)位”發(fā)展。長遠(yuǎn)來看，一旦技術(shù)成熟度獲得驗(yàn)證，成本符合市場預(yù)期，將有更多企業(yè)入局，普通老百姓都將享受這一科技成果。
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