隨著氣溫飆升，空調(diào)日益受到歡迎，但這類裝置耗能高，而且可能產(chǎn)生大量溫室氣體。據(jù)外媒報道，最近，研究人員開發(fā)了一種環(huán)保替代方案。這種以植物為基礎的薄膜，在陽光下會變得更冷，并提供各種紋理和明亮的彩虹色。這種材料有朝一日可以在不需要外部電力的情況下，幫助建筑物、汽車和其他結構保持涼爽。

該項目首席研究員、劍橋大學的Silvia Vignolini博士表示：“為了制造在白天比周圍空氣溫度低的材料，需要一種能夠反射大量太陽光而不吸收太陽光的材料。只有少數(shù)材料具有這種特性，因為添加彩色顏料通常會影響材料的冷卻效果?！?/p>

被動日間輻射冷卻（PDRC）指表面具有向太空釋放自身熱量的能力。由此產(chǎn)生的結果是，在不使用任何電力的情況下，該表面的溫度可以比周圍空氣低若干度。當用于建筑物或其他結構時，使用相關材料，有助于減少使用空調(diào)或者其他電力密集型冷卻方法。

劍橋大學的物理學博士Qingchen Shen表示，目前開發(fā)的一些涂料和薄膜可以實現(xiàn)PDRC，但其中大多數(shù)是白色或具有鏡面效果。如果一個建筑物想要使用藍色PDRC涂料，就沒有那么幸運了。因為根據(jù)定義，彩色顏料會吸收特定波長的陽光，只反射人們看到的顏色，而在這個過程中會造成不良的溫室效應。

有一種方法不需要使用顏料即可實現(xiàn)彩色效果，例如肥皂泡泡的表面上會出現(xiàn)不同顏色的棱鏡。這種現(xiàn)象名為結構色彩（structural color），是光與不同厚度的氣泡薄膜相互作用所致。該項研究部分聚焦于，確定自然界中不同類型結構色彩的形成原因。在一個案例中，該團隊發(fā)現(xiàn)，從植物纖維素中提取的纖維素納米晶體（CNC），不需要添加任何顏料，即可制成彩虹色薄膜。

事實證明，纖維素也是少數(shù)幾種可以促進PDRC的天然材料之一。在最近的工作中，Shen和Vignolini將彩色CNC材料與由乙基纖維素制成的白色材料層疊在一起，從而制成彩色雙層PDRC薄膜。由此制成的薄膜具有鮮明的藍、綠和紅色，當放在陽光下時，大約比周圍空氣的溫度低40 F。一平方米這樣的薄膜能夠產(chǎn)生120W的冷卻功率，可與許多類型的住宅空調(diào)相媲美。

這項研究中最具挑戰(zhàn)性的是找到一種方法，讓這兩層粘合在一起。因為CNC薄膜很脆，而乙基纖維素層必須經(jīng)過等離子體處理才能實現(xiàn)良好的粘附性。然而，最后制造出來的薄膜很堅固。在標準的生產(chǎn)線上，可以一次制備數(shù)米長的薄膜。

自從制作出第一批這樣的薄膜以來，研究人員一直致力于改善其美學外觀。通過改進該團隊之前探索的方法，可以制造出閃閃發(fā)光、色彩鮮艷的纖維素冷卻膜。此外，調(diào)整乙基纖維素薄膜，可使其具有不同的紋理，如同室內(nèi)設計中使用的木材飾面一樣。對于在汽車和其他結構中融入PDRC效果，這將為人們提供更多的選擇。

現(xiàn)在，研究人員計劃找到使這些薄膜更具功能性的方法。據(jù)介紹，CNC材料可用于傳感器，以檢測環(huán)境污染物或氣候變化。如果結合CNC-乙基纖維素薄膜的冷卻能力，將非常有用。例如，在汽車密集的市區(qū)，建筑物立面上的鈷色PDRC有朝一日可以使建筑物保持涼爽，再加上探測器，可以提醒有關人員注意空氣中較高的霧霾分子水平。