隨著全球科技進(jìn)步和生活方式的快速變化，能源消耗和環(huán)境污染問(wèn)題變得日益突出?，F(xiàn)行的制冷、空調(diào)和熱泵系統(tǒng)主要依賴(lài)蒸汽壓縮技術(shù)，該技術(shù)使用的氫氟碳化合物對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重影響，導(dǎo)致的溫室氣體排放占全球總排放量的10%。這些蒸汽壓縮制冷系統(tǒng)不僅產(chǎn)生大量間接二氧化碳排放，而且其制冷劑泄漏也是大氣污染的重要源頭。目前，全球約10%的電能被用于驅(qū)動(dòng)建筑物的空調(diào)系統(tǒng)，預(yù)計(jì)到2050年這一數(shù)字將翻倍。面對(duì)這些挑戰(zhàn)，同時(shí)減輕對(duì)電網(wǎng)的依賴(lài)并緩解全球變暖帶來(lái)的影響，開(kāi)發(fā)低碳排放的新型制冷技術(shù)刻不容緩。

2023年11月9日，美國(guó)馬里蘭大學(xué)材料科學(xué)與工程系胡良兵教授團(tuán)隊(duì)在science期刊發(fā)表題為“a solution-processed radiative cooling glass”的輻射制冷技術(shù)研究論文。胡良兵教授為論文通訊作者，論文共同第一作者為趙新朋博士、李堂源博士、謝華博士、劉鶴博士，均為西安交通大學(xué)校友。其中，李堂源博士畢業(yè)于西安交通大學(xué)前沿院，導(dǎo)師為婁曉杰教授。

在該研究中，趙新朋、李堂源、謝華、劉鶴博士等人設(shè)計(jì)并制備了一種隨機(jī)光子復(fù)合材料，該材料由微孔玻璃框架和氧化鋁顆粒組成。微孔玻璃框架具有選擇性發(fā)射低溫紅外輻射的特點(diǎn)，同時(shí)具有相對(duì)較高的太陽(yáng)反射率。氧化鋁顆粒可強(qiáng)烈散射太陽(yáng)光，并在制造過(guò)程中防止多孔結(jié)構(gòu)致密化。在高濕度（高達(dá)80%）條件下，基板溫度在中午也能比環(huán)境溫度（30 ℃）低3.5 ℃，在夜間（環(huán)境溫度17.5 ℃）低4 ℃。除了其優(yōu)異性能外，這種冷卻玻璃還具有與基材（如瓷磚、磚、玻璃和金屬）的高粘合強(qiáng)度。即使暴露在水、紫外線、污垢和高溫火焰沖擊（高達(dá)1000 ℃）等惡劣條件下，也能保持較高的太陽(yáng)反射率。因此，這種用于被動(dòng)輻射冷卻的簡(jiǎn)單、可擴(kuò)展、具有成本效益和環(huán)境穩(wěn)定性的玻璃涂層既能減少能源消耗、幫助減緩全球變暖，又能改善居住舒適度。

2023年11月16日，盧森堡科學(xué)技術(shù)研究所emmanuel defay教授團(tuán)隊(duì)在science期刊發(fā)表題為“high cooling performance in a double-loop electrocaloric heat pump”的電卡制冷技術(shù)研究論文，emmanuel defay教授為論文通訊作者。論文第一作者為李俊寧博士（碩士畢業(yè)于西安交大前沿院，導(dǎo)師為婁曉杰教授）。

在該研究中，李俊寧博士等人提出了一種新型電卡冷卻器。針對(duì)目前電卡制冷最高功率仍然低于1 w，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于普通商用制冷機(jī)百瓦量級(jí)這個(gè)難題，他們優(yōu)化了可再生式制冷機(jī)的幾何結(jié)構(gòu)。在最優(yōu)的結(jié)構(gòu)下，研究人員得到了一個(gè)溫跨（冷端和熱端的溫差）可達(dá)到20 k的器件。然后，他們利用了一種雙回路的方法（該方法由jaka tu?ek教授首先提出，并被應(yīng)用在彈卡制冷樣機(jī)中），并系統(tǒng)測(cè)試了此原型機(jī)的制冷功率。在溫跨達(dá)到2.2 k的條件下，其制冷功率高達(dá)4.2 w。這一成果表明電卡制冷器件可以實(shí)現(xiàn)瓦級(jí)別的制冷。同時(shí)，研究人員也測(cè)試了器件在輸入的電能被回收利用的情況下的工作效率，這一數(shù)值達(dá)到了64%，非常接近電卡制冷的理論數(shù)值（因?yàn)槔碚撋稀翱ā敝评淦骷墓ぷ餍适歉哂趥鹘y(tǒng)制冷機(jī)的）。

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