被動(dòng)輻射制冷技術(shù)是近年來一項(xiàng)新興的環(huán)保技術(shù)，區(qū)別于用電制冷，這項(xiàng)技術(shù)不但不耗能，還能幫助空調(diào)等制冷產(chǎn)品節(jié)省能耗。
前不久，中國創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)創(chuàng)冷科技在制冷產(chǎn)品上獲得新突破，研發(fā)出一款鋪設(shè)在建筑表面的新型制冷陶瓷形式的被動(dòng)輻射制冷技術(shù)（下稱“制冷陶瓷”）。其原理在于，以反射太陽光的方式隔絕熱量，同時(shí)將熱量以中紅外方式向外輻射，從而降低室內(nèi)溫度，節(jié)約空調(diào)能耗，減少碳排放。該研究成果近期在國際學(xué)術(shù)期刊《Science》雜志上發(fā)表。
創(chuàng)冷科技是一家由香港城市大學(xué)HK Tech300項(xiàng)目孵化的科技初創(chuàng)公司，目前已融資數(shù)百萬美金，在制冷陶瓷之前，無電制冷涂層是該公司首個(gè)商業(yè)化產(chǎn)品，銷售市場目前已拓展到東南亞，中東，歐美等地。
“幫助建筑節(jié)能是團(tuán)隊(duì)研發(fā)的目標(biāo)，” 創(chuàng)冷科技研發(fā)團(tuán)隊(duì)朱毅豪博士向界面新聞介紹，“比如在香港，空調(diào)用電量占總用電量的30%，所以最初的研發(fā)目標(biāo)是節(jié)省建筑中的空調(diào)能耗，后來發(fā)現(xiàn)有很多戶外場景也有降溫需求，所以將業(yè)務(wù)拓展到建筑以外的范圍。”
根據(jù)綠色創(chuàng)新發(fā)展中心（IGDP）預(yù)測的數(shù)據(jù)，按照現(xiàn)在的趨勢，到2050年，全球制冷排放當(dāng)量將達(dá)89億噸二氧化碳當(dāng)量。國際能源署（IEA）發(fā)布的2022年全球二氧化碳排放報(bào)告中指出，由于極端天氣，全球建筑行業(yè)采暖與制冷的排放量增加6000萬噸CO2，約占2022年排放增加總量的20%。其中三分之二來源于制冷需求增長。 節(jié)約制冷能耗相當(dāng)于減少了溫室氣體排放。
“使用高反射率的涂料來給建筑降溫，在行業(yè)里已有應(yīng)用，但涂料用在建筑外墻，面臨耐用性的挑戰(zhàn)，以及在屋頂使用涂料會(huì)有和太陽能光伏板競爭使用面積的問題?！苯ㄖI(yè)資深人士告訴界面新聞，“如果涂料在耐用性上有突破，的確是有價(jià)值的創(chuàng)新?！?/p>
創(chuàng)冷科技的無電制冷涂層是一種可覆蓋在物體表面用于反射太陽光線從而實(shí)現(xiàn)降溫目的的涂層產(chǎn)品。其材料核心是納米顆粒，研發(fā)的優(yōu)勢在于應(yīng)用了創(chuàng)新的光學(xué)理論模型，在節(jié)省成本的情況下通過優(yōu)化納米顆粒的結(jié)構(gòu)，添加不同的高分子材料，生產(chǎn)適用于不同場景的版本。
“研發(fā)團(tuán)隊(duì)會(huì)根據(jù)不同地域氣候差異，對無電制冷涂層產(chǎn)品做出調(diào)整，”朱毅豪說到，“比如中東地區(qū)早晚溫差較大，熱脹冷縮問題會(huì)比較顯著，所以公司開發(fā)了一款有彈性的涂料；東南亞雨水較多，就需要涂料的防水性能強(qiáng)。此外，應(yīng)用場景不同，涂層版本也會(huì)不同，比如石油化工儲(chǔ)罐表面涂層需要具備防油防腐蝕的性能；針對海上運(yùn)輸冷鏈物流客戶，則開發(fā)了一款抗鹽霧的版本?！?/p>
制冷陶瓷，則是將制冷涂層的材料生產(chǎn)技術(shù)延伸在陶瓷材料上。
據(jù)其團(tuán)隊(duì)介紹，相比于無電制冷涂層95%的太陽光反射率，新研發(fā)的制冷陶瓷太陽光反射率達(dá)99.6%，中紅外輻射率達(dá)96.5%，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，鋪設(shè)制冷陶瓷的建筑模型室內(nèi)溫度最多可降低2.5攝氏度，使建筑模型的空調(diào)耗能減少20%以上。太陽光反射率越高，隔絕的太陽光熱量越多，中紅外的輻射率越高，能從室內(nèi)帶走的熱量越多。
制冷陶瓷的研發(fā)靈感來源于一種原產(chǎn)于東南亞的白色甲蟲Cyphochilus，這種甲蟲身上覆蓋著微小多孔、具有可見光反射性能的絨毛。受到它的啟發(fā)，創(chuàng)冷科技研發(fā)團(tuán)隊(duì)利用散射理論模型進(jìn)一步優(yōu)化多級多孔結(jié)構(gòu)，并通過相變和高溫?zé)Y(jié)的工藝方法，研制出制冷陶瓷材料。
也是受這種昆蟲的啟發(fā)，2015年，沙特阿卜杜拉國王科技大學(xué)（KAUST）的一研究團(tuán)隊(duì)在《Nature Nanotechnology》報(bào)道了一種新的納米材料，能夠吸收400-1400nm之間的入射光（可見光和紅外光）約98–99%的能量，且不受入射角度和偏振的影響，堪稱史上“最黑”的材料。
據(jù)介紹，超疏水性和高溫穩(wěn)定性是制冷陶瓷的兩大特征，能夠承受超過1000攝氏度的高溫，且具備滿足建筑外墻應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)械強(qiáng)度，耐用度可達(dá)20年以上。此外，創(chuàng)冷科技研發(fā)團(tuán)隊(duì)曹之胤教授提到，在火災(zāi)等緊急情況下，相比傳統(tǒng)外墻瓷磚，制冷陶瓷在高溫下不容易發(fā)生萊頓弗羅斯特現(xiàn)象（即液體不會(huì)潤濕炙熱表面，而是形成一個(gè)蒸氣層），保持了良好的蒸發(fā)性能、幫助散熱。
朱毅豪告訴界面新聞，在制冷陶瓷的技術(shù)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)之后，成本有望和傳統(tǒng)瓷磚打平?！皩?shí)現(xiàn)量產(chǎn)的過程中需要大型的高溫加熱的設(shè)備，公司可能會(huì)和大灣區(qū)一些生產(chǎn)陶瓷的廠家合作，因?yàn)樗麄冇斜容^好的供應(yīng)鏈或商業(yè)資源?！敝煲愫勒f到。
朱毅豪稱，團(tuán)隊(duì)計(jì)劃未來給制冷陶瓷注入一個(gè)新的功能，使該材料可以在冬天變成深色，吸收太陽光用來保溫，夏天變成淺色反射太陽光用來制冷，從而實(shí)現(xiàn)冬暖夏涼的效果。此外，創(chuàng)冷科技的制冷涂層產(chǎn)品今年已經(jīng)在廣州、重慶、武漢等地相繼落地試點(diǎn)，未來計(jì)劃將業(yè)務(wù)拓展向內(nèi)地更多城市。