未来的空调可能会通过将热量射入太空来起作用

游戏作者 / 姓名 / 2025-06-18 06:52
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辐射冷却Zhen Chen温度像-270°C一样冷,空间是散热器的地狱。物理学家使用辐射冷却过程实现了创纪录的温度降低水平,通过辐射冷

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辐射冷却

Zhen Chen

温度像-270°C一样冷,空间是散热器的地狱。

物理学家使用辐射冷却过程实现了创纪录的温度降低水平,通过辐射冷却过程,热量从地球表面横向到外层空间。Zhen Chen和他在斯坦福大学的同事降低了热发射器的温度 - 该设备旨在发出的热量超过其含量 - 至42.2°C以下

陈恩说:“为了获得高性能冷却,关键是要将您想与外太空冷却的任何物体相结合,并将其与环境环境脱离。”研究人员将发射极放置在真空室中,将其从大气中隔离,并通过传导或对流切割几乎所有传热,这可能会导致发射极变热。发射极的热量是从真空室顶部的特殊设计的窗户散发出来的,该窗户针对透明的天空。

地球大气使波长在8到13微米之间的热辐射将其穿过它进入外层空间 - 但大多数物体在不同的波长下释放热量。但是,斯坦福发射极是专门设计的,以使其发出的大部分热量都属于该范围,这意味着在晴朗的日子里,它将直接进入太空而不会被大气弹回去

在从真空腔中抽出空气的半小时内,发射极的温度骤降至周围空气下方的40°C。在接下来的24小时内,它平均低于气温37°C,当暴露于太阳热量的峰值时,其最大减少了42.2°C。

以前对辐射冷却的尝试已达到最高温度降低至20°C,除非它们处于高海拔高度并且湿度非常低。

马里兰州大学公园大学的杰里米·蒙日(Jeremy Munday)说,该团队的创纪录成果归功于他们使用真空室和阳光,这阻止了阳光直接击中发射极。他说:“通过改善其设置,在日光期间,它们的温度大大低于水流。”

Chen说,类似技术可用于在周围温度高的地区或建筑物顶部的空调单元中冷藏食品和药物。但是,为了扩展这些应用的技术,他们将需要找到与真空室窗口中使用的锌硒化锌更便宜的替代方法,该材料非常有效地允许将辐射通过正确的波长传递到太空中。

但是,对于没有必要达到这种急剧冷却水平的情况,可以将硒化锌代替效率较低的材料代替。“在实际应用中,您不需要这样的透明材料 - 您可以使用较便宜的材料,例如硅或铝,” Chen说。

研究人员已经成立了一家初创公司来探索该技术的商业用途,但陈警告说,它将无法完全取代现有的空调单元,因为阴天几乎消除了辐射冷却的影响。

期刊参考: 自然通讯,doi:10.1038/ncomms13729

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