无码日韩精品一区二区免费暖暖,久久精品国产精品亚洲,开心播播网,女人床技48动态图,国产精品无码免费专区午夜

如何更高效地獲取和使用可再生能源？這次，科學家把目光投向了太陽和深空。

近日，中(zhong)國科(ke)學(xue)(xue)技術大學(xue)(xue)工程科(ke)學(xue)(xue)學(xue)(xue)院教授裴剛、國家(jia)同步輻射實驗室研(yan)(yan)究員鄒崇(chong)文(wen)聯(lian)合研(yan)(yan)究團隊(dui)提出一種全(quan)新的能(neng)量(liang)利用方法。他們(men)開發出一種光(guang)譜(pu)(pu)自適應智能(neng)涂(tu)層，解決了光(guang)熱轉換和輻射制(zhi)冷過(guo)程中(zhong)的“光(guang)譜(pu)(pu)沖突”，實現24小時(shi)全(quan)天候從太(tai)陽熱源(yuan)和太(tai)空冷源(yuan)中(zhong)捕獲能(neng)量(liang)。

相關研(yan)究成(cheng)果日前(qian)發表于美(mei)國(guo)《國(guo)家科(ke)學院(yuan)院(yuan)刊》。

從直面“光譜沖突”開始

冷和熱(re)是能(neng)源(yuan)最重要(yao)的終(zhong)端形式之一(yi)，全(quan)球每年約51%的能(neng)源(yuan)以(yi)冷量(liang)或熱(re)量(liang)的形式消耗。然(ran)而，目前這兩種能(neng)量(liang)的供(gong)給主要(yao)依賴(lai)傳(chuan)統化石(shi)能(neng)源(yuan)，無(wu)疑會進一(yi)步(bu)加(jia)劇環(huan)境問題。

因此，依靠(kao)可再生能源實現制冷(leng)和(he)供熱，對于(yu)全球節能和(he)減少溫室氣體排(pai)放具(ju)有重大意義。

“相比(bi)地(di)球(qiu)環境(jing)，溫度約為6000K的(de)太陽(yang)和(he)3K的(de)太空是(shi)地(di)球(qiu)的(de)終極熱源和(he)冷源。”論文(wen)共同第一作者、中(zhong)國科學(xue)技術大學(xue)工程科學(xue)學(xue)院博士后(hou)趙斌向(xiang)《中(zhong)國科學(xue)報》介紹(shao)。

光熱(re)轉(zhuan)換通過對(dui)太(tai)陽輻射直接利用，獲得高溫(wen)熱(re)量；天空(kong)(kong)輻射制冷則可(ke)以(yi)將地表能量以(yi)紅(hong)外輻射形(xing)式通過大氣窗(chuang)口直接發(fa)射至低溫(wen)太(tai)空(kong)(kong)，從而獲得低溫(wen)冷量。

實際上(shang)，這兩種技術原理相同、裝置(zhi)相似，如果將兩種物理過程集成(cheng)于同一裝置(zhi)，不僅能(neng)呈現(xian)夜(ye)間制冷和(he)白天集熱的雙功(gong)能(neng)特點，還可大大提(ti)升裝置(zhi)的時間利用率和(he)能(neng)量收益。

“但光熱轉換和天空(kong)輻射(she)制冷對(dui)涂(tu)(tu)層的光譜選擇性(xing)需求存在(zai)固有(you)‘沖(chong)突’。前者要(yao)(yao)求涂(tu)(tu)層在(zai)整個(ge)中紅外波段(duan)具有(you)低發射(she)率，后者要(yao)(yao)求涂(tu)(tu)層在(zai)大氣(qi)窗口波段(duan)具有(you)高發射(she)率。”趙斌說。

目前(qian)，常用的(de)光熱(re)轉換和天(tian)空輻射制冷(leng)技術通(tong)過(guo)不同(tong)的(de)光譜選(xuan)擇性涂(tu)層收集熱(re)和冷(leng)，但大(da)多數(shu)方法是靜態和單(dan)功能的(de)，只(zhi)能分別利用不同(tong)的(de)固定涂(tu)層在白(bai)天(tian)提(ti)供加熱(re)、夜(ye)晚提(ti)供冷(leng)卻。

而已報道的極少(shao)數(shu)光熱(re)轉(zhuan)(zhuan)換(huan)—天(tian)空(kong)輻射制(zhi)冷(leng)綜合利用(yong)也多基(ji)于靜態(tai)非選擇性涂層，雖然能實現(xian)雙功能耦合，但集熱(re)和制(zhi)冷(leng)性能大大低于單一的光熱(re)轉(zhuan)(zhuan)換(huan)和天(tian)空(kong)輻射制(zhi)冷(leng)技術。

如(ru)何解決“沖突”，在實現兩種裝置功能疊加耦合的同時又(you)不影響(xiang)各(ge)自性能，是裴(pei)剛(gang)團隊一直(zhi)在做的工作。

會“變身”的二氧化釩

此次研究(jiu)中，裴剛團隊(dui)創新(xin)性提出一種光譜自適應調控機(ji)制，即(ji)涂層光譜選擇(ze)性能(neng)可根據(ju)能(neng)量捕獲模式進行(xing)“動態調整”。

該團隊(dui)將目標(biao)瞄準了二(er)氧化釩薄(bo)膜。鄒崇文(wen)介紹，“二(er)氧化釩是(shi)一(yi)種典型的強關聯過渡金(jin)屬氧化物，它具有特殊的金(jin)屬—絕(jue)緣體相變(bian)(bian)特性，相變(bian)(bian)溫度約為(wei)68℃。”

當(dang)溫度(du)低(di)于68℃時，二氧(yang)化釩是一種不導電(dian)(dian)的絕(jue)緣體(ti)，能夠同(tong)時透過(guo)可見(jian)光(guang)和(he)紅外線；當(dang)溫度(du)超過(guo)68℃時，二氧(yang)化釩會瞬間“變(bian)身(shen)”為低(di)電(dian)(dian)阻導體(ti)，可以阻擋紅外線透過(guo)。

鄒崇(chong)文說(shuo)，利用二氧化釩這種溫致相變過(guo)(guo)程中的(de)動態(tai)紅外光(guang)譜特性，再結合多層(ceng)膜的(de)涂層(ceng)設計，有望(wang)實現自適(shi)應的(de)光(guang)譜智(zhi)能涂層(ceng)，解(jie)決光(guang)熱轉換和(he)天空輻射(she)制冷過(guo)(guo)程中的(de)“光(guang)譜沖突”。

記者(zhe)了解(jie)到，二氧化(hua)釩薄膜的(de)相變特性(xing)與其質量密切相關，因(yin)此高質量的(de)二氧化(hua)釩薄膜制備(bei)是智(zhi)能涂層的(de)關鍵。

“釩原子(zi)具(ju)有多化學(xue)價(jia)態，而(er)我們需要的是具(ju)有完美化學(xue)計(ji)量比(bi)的+4價(jia)二氧(yang)化釩，在制備過(guo)程(cheng)中首先要控(kong)制生長過(guo)程(cheng)中的原子(zi)比(bi)例。”鄒崇文說，“原子(zi)比(bi)例多一點或少一點，對薄膜的相變特性影(ying)響都很大。”

此外，+4價的二氧(yang)化釩還有各(ge)種(zhong)(zhong)相(xiang)結構(gou)(gou)，而其中只(zhi)有某種(zhong)(zhong)特定的單(dan)斜相(xiang)結構(gou)(gou)才具有這種(zhong)(zhong)相(xiang)變特性。鄒崇文(wen)坦言，制備出(chu)純相(xiang)結構(gou)(gou)的二氧(yang)化釩薄膜仍是(shi)一項(xiang)挑戰。

經過不懈努力，鄒崇文團隊利用分子束(shu)外(wai)延和(he)磁控(kong)濺射等手(shou)段(duan)成(cheng)功(gong)研制了(le)一(yi)種基于二氧化釩(fan)相變材(cai)料的光譜自適應智能涂層(ceng)。

可應用于諸多領域

研(yan)究發(fa)(fa)(fa)現(xian)，這種智能涂層在白天太(tai)陽(yang)輻照(zhao)(zhao)下處(chu)于金屬(shu)態，太(tai)陽(yang)吸收率(lv)為0.89，紅外發(fa)(fa)(fa)射率(lv)僅為0.25，表(biao)現(xian)為光熱吸收特(te)性；在夜間無(wu)輻照(zhao)(zhao)條件下則處(chu)于絕緣態，涂層在大氣窗口波(bo)段具有高發(fa)(fa)(fa)射率(lv)，在其(qi)余(yu)中紅外波(bo)段具有低發(fa)(fa)(fa)射率(lv)，表(biao)現(xian)為輻射制冷特(te)性。

為探索光譜自適應智能涂層在(zai)現實天(tian)氣(qi)條件(jian)下(xia)的性能，在(zai)烏魯木(mu)齊一個晴(qing)朗的秋日(ri)，團(tuan)隊進(jin)行了戶外實驗。

實(shi)(shi)驗結(jie)果(guo)表(biao)明，這種涂層(ceng)表(biao)面溫度(du)在白天(tian)可以比環境(jing)溫度(du)高170℃，在夜(ye)間(jian)可以比環境(jing)溫度(du)低20℃，具有(you)白天(tian)光(guang)熱(re)轉(zhuan)換、夜(ye)間(jian)輻射制冷(leng)的(de)自適應功能(neng)，同時(shi)(shi)可實(shi)(shi)現24小時(shi)(shi)全天(tian)候(hou)運(yun)行，極大提升(sheng)了(le)冷(leng)熱(re)能(neng)量(liang)捕(bu)獲的(de)綜合效率。

“這項研究提出了一種非常新穎(ying)的(de)從太陽和太空捕獲可再生能源(yuan)的(de)方法，將引起人們新的(de)研究興趣(qu)。”審(shen)稿人評述道(dao)。

“相關(guan)技術可以應用(yong)于建(jian)筑節能、汽車溫(wen)控(kong)、光伏冷卻、深空探測(ce)等(deng)領域。”裴剛(gang)說，下(xia)一步，他們(men)將(jiang)在材(cai)料規模化制備(bei)、冷熱量高效收集(ji)與傳輸、逆(ni)向冷熱調控(kong)等(deng)方向開(kai)展研究。