科学家发明超级冷却木材,能使室内降低10度

通常情况下,冷却系统比加热系统更为复杂。根据美国能源部的数据,供暖系统和冷却系统每年向大气排放超过5亿吨的二氧化碳。另外,我们的大多数建筑物都是由混凝土制成的,混凝土的生产是碳排放的主要来源。


减少建筑物冷却量的一个好方法是确保它能够反射足够的红外辐射。被动辐射冷却材料经过精心设计,可以很好地完成这项工作。


现在,一种向空中辐射热量的新型木材提供了一种解决方案。如果在建筑物的外部使用,该材料可以使建筑物的温度降低10°C,并降低制冷成本高达35%。


马里兰大学的材料科学家团队用过氧化氢从天然木材中去除了“木质素”,创造了这种材料。如果项目进展顺利,由高科技冷却木材制成的房屋可以帮助让我们的房间保持凉爽,并通过减少空调的能源消耗来减少碳排放。



一种可以降低冷却成本的新木材样本



高科技冷却木材


木质素是树木细胞壁的一个组成部分,充当着将稻草束粘合在一起的粘合剂,同时,木质素也是红外光的强发射器。


研究团队通过将椴木浸泡在过氧化氢溶液中,让过氧化氢溶液通常将长木质素分子切成小片段,从而将木质素从木材中除去。木质素碎片在溶液中被释放出来,并可以被冲走。然后,该团队使用热压机(一种用于制造木质复合材料的工业虎钳),将剩余的纤维素和半纤维素成分压缩在一起,得到一种强度是天然木材的八倍的工程木材。


此外,木材中的纤维素能反射可见光,仅吸收非常低水平的近红外光,这意味着新型冷却木材能将大部分的阳光反射出去。


因此,用这种材料制成的建筑在室内几乎不会传导任何热量。该研究团队还发现,这种材料可以吸收室内产生的热量,这些热量辐射的波长不同于太阳光的波长。在凉爽的夜晚,冷却木材有助于释放热量,即适合白天也适合夜晚。


它可以降低空调成本


研究人员在“科学”杂志上介绍说,如果将这种材料应用于温暖气候下的建筑物外部,那么被动冷却效应可以将空调成本降低35%。冷却木材非常致密,抗拉强度约为404兆帕斯卡,比天然木材强8.7倍,与金属结构材料(包括钢材)相当。


但是,由于冷却木材同时也限制了来自太阳的热量进入室内,所以在冬天会增加额外的取暖费用。因此,这种材料最适合夏天长、冬天短的温暖地区。


这种多功能、可扩展的冷却木材有望用于未来节能和可持续的建筑应用,从而大幅减少碳排放和能源消耗。