纳米材料：空调制冷新宠儿？
纳米材料：空调制冷新宠儿？
在全球气候变暖的大背景下，城市热岛效应日益严重，空调能耗持续攀升。据统计，空调用电量约占建筑物总耗电量的20%，而传统空调不仅耗能巨大，还会排放温室气体。面对这一挑战，科学家们将目光投向了纳米材料，试图通过创新技术为城市降温。
突破性的辐射制冷涂层
香港理工大学建筑环境及能源工程学系吕琳教授团队成功开发出一款自适性环保辐射制冷纳米涂层。这种涂层采用纳米大小的环保有机合成物——碳量子点作为光致发光材料，能将紫外线有效转换成可见光光子，提升太阳光反射率。实验结果显示，与传统辐射制冷涂层相比，新型涂层可将日间的有效太阳能反射率由92.5%提升至95%，冷却效果比传统涂层高10至20%。
香港城市大学能源及环境学院曹之胤教授团队则开发出一款零耗能、无需制冷剂的被动式辐射制冷涂层。该涂层用法犹如油漆，可涂于建筑物外墙、天台等表面，能高效反射紫外线、可见光及近红外线，并以电磁波辐射波长8至13微米的中红外线将阳光辐射至外太空，有效控制外墙热力吸收与释放，令室内降温，达致“无电制冷”的效果。涂层的太阳光反射率和中红外辐射率均高达95%，这一性能指标在业界领先，突破了传统隔热涂层难以达到90%以上反射率的技术瓶颈。
从实验室到产业化
创冷科技（i2Cool）是香港城市大学HK Tech 300计划孵化的初创企业，由曹之胤教授和朱毅豪博士共同创立。公司于2024年5月完成近亿港元的A轮融资，融资方包括信宸资本、彼岸时代科技控股、香港中华煤气等。所筹资金将用于加强技术研发、拓展产品线及全球市场。
目前，创冷科技的产品已在全球超过100个项目中落地应用，涉及建筑、电力通信、化工、物流、新能源、光伏和粮食储存等行业和设备，横跨中国内地、香港等多个城市和地区。产品包括“iPaint无电制冷涂层”和“iFilm辐射制冷膜”，可分别应用于建筑物外墙和玻璃幕墙。
更多创新材料涌现
除辐射制冷涂层外，科学家们还在探索其他新型超冷材料和相变材料。例如，四川大学赵海波教授团队研制出一种全生物质辐射冷却气凝胶，由明胶和DNA制备而成，在高太阳辐照度的户外条件下，该气凝胶表面温度比环境温度低16℃，表现出优异的制冷性能。
澳大利亚墨尔本大学团队则开发出一种“相变油墨”，由悬浮纳米颗粒组成。这种材料被加热并变成金属时，呈线性结构，可反射多余热量；当它被冷却时，呈锯齿形结构，允许热量进入，让周围环境保持温暖。团队希望将这种油墨用作窗户涂料，并根据季节设计不同涂层，使建筑物冬暖夏凉。
未来展望
尽管这些新材料和技术展现出巨大潜力，但仍面临一些挑战。例如，超冷材料在阴云密布或潮湿天气条件下的效果可能受限，因为水蒸气会捕获红外辐射，阻止其散发到太空。此外，目前大多数材料仍处于学术研究阶段，需要进一步规范化和标准化，以实现大规模应用和商业化推广。
然而，随着全球对节能减排和应对气候变化的需求日益迫切，纳米材料在空调制冷领域的应用前景广阔。这些创新技术不仅有望降低建筑物能耗，减少温室气体排放，还能改善城市热环境，为建设可持续发展的绿色城市提供新的解决方案。