我國科學家在無能耗制冷領域研發取得重大突破

新華社長春11月15日電（記者孟含琪）記者15日從中國科學院長春光學精密機械與物理研究所了解到，該所研究員李煒團隊與合作者探索出一種豎直表面的日間亞環境輻射制冷新策略，這種制冷方式應用后無需消耗能源即可完成制冷，大幅節約能源并減少溫室氣體排放。這一重大突破于北京時間15日在國際期刊《科學》發表。

夏日人們在空調房中休息，日常冷鏈運輸等制冷設備也不斷耗費大量能源，這些都將加劇溫室氣體排放，甚至加快全球變暖的進程。面對這一挑戰，科研人員在不斷尋找無需消耗能源的有效制冷方案。

一些科研團隊從古代伊朗的制冰方式獲得靈感，研發出日間輻射制冷技術。當時人們巧妙利用夜晚沙漠的低溫來制冰。這一做法的原理，是基于地球上物體能夠借助8至13微米的大氣透明窗口向寒冷的外太空輻射熱量，實現低于環境溫度的自然制冷。

“這種輻射制冷方式屬于被動制冷策略，無需消耗電力等能源。”李煒說。近十年來，日間輻射制冷技術取得顯著進步。即使在最炎熱時，采用熱光子學原理設計的輻射制冷器，仍然能使表面溫度比周圍環境空氣低出5到10攝氏度。

但大多數研究成果都聚焦于像樓房屋頂等直接面向天空的物體。現實生活中，建筑物外墻、車輛以及紡織品等物體大部分外表面都與天空保持豎直方向。面對這些物體研究日間輻射制冷技術時，不僅要考慮有效減少太陽光譜的吸收，還要盡可能提升大氣窗口波段的熱發射，并設法避免被高溫地面所加熱。盡管近年來國際上一些研究團隊做出嘗試，但在豎直表面實現日間低于環境溫度的輻射制冷研究仍是挑戰。

對此，李煒團隊創新利用熱光子學手段，提出一種角度非對稱光譜選擇性熱發射器，破解了豎直表面日間輻射制冷難題。該發射器不僅具備高效反射太陽光的能力，還能減少吸收來自大氣和高溫地面的熱輻射，實現低于環境溫度的制冷效果。該團隊在晴朗夏季進行室外測試，實現了低于環境溫度2.5攝氏度的制冷效果。

相關成果在《科學》發布后，李煒團隊致力于將研究成果服務于國家重大需求，在高效制冷和傳熱等領域發揮作用，為節能減排作出貢獻。