无需电源的廉价被动冷却系统

现有的冷却机制依赖于流体冷却和蒸汽压缩系统，这些系统非常复杂且昂贵。另一方面，被动冷却系统与大气辐射冷却一样，使用地球大气中的中红外波长来显着降低温度。

多年来，世界各地的研究人员都在尝试开发被动冷却系统，到目前为止，他们已经能够使用制造成本高且无法广泛使用的复杂光子仪器来构建这些系统。它们中的大多数都是为了完美反射所有波长并发射中红外辐射而开发的。
但是，要实现这一点，您需要添加多层材料并将其厚度控制到纳米级精度。

现在，麻省理工学院的研究人员开发了一种新的、廉价的被动系统，可以在炎热的晴天提供冷却，而无需燃料发电。它可以补充其他冷却系统，在离网地区储存/保存药品和食物。

理论上，该系统能够提供比环境温度低 20°C 的冷却。然而，在证明它的同时，研究人员能够实现 6°C 的冷却。为了进一步降低温度，可以使用传统的热电制冷或制冷系统。

新的被动冷却系统简单地阻挡了阳光直射，使用一个以 90 度角放置的小条来覆盖太阳穿过天空的路径。这消除了对跟踪工具的需要。

一种简单的白色仪器，由抛光铝、低成本塑料薄膜和绝缘材料组合而成，可通过中红外范围内的辐射释放足够的热量。更具体地说，它利用了环境温度附近陆地物体在 8 到 13 微米波长之间辐射发射的光谱重叠。

通过在系统上放一把雨伞并用绝缘材料补充它，研究人员使白天的冷却更有效。他们进行了户外实验，发现该系统可以有效阻挡阳光直射，同时不断向天空发射中红外波长。

参考：Nature Communications | doi:10.1038/s41467-018-07293-9 |麻省理工学院

几十年前，科学家们只是在开发减少热量的系统。但现在，他们巧妙地使用阴影和支持性的滤光机制来降低温度。

图片来源：Bikram Bhatia / MIT

系统在潮湿的环境中无法正常工作。它减少了通过空气发射的红外线量，将冷却量限制在 20°C（低于环境温度）。但是，如果环境干燥，则可产生高达 40°C 的冷却。

此外，该系统不能用于冷却整个房屋或建筑物。它只能用于制冷应用，例如在炎热的离网区域储存食物和药品。尽管该方法不足以将温度一直降低到所需水平，但它至少可以减少现有冷却系统的负载，仅提供最后阶段的冷却。

它还可以用于聚光光伏系统，其中特殊的镜子将太阳光线聚焦到太阳能电池上以提高它们的效率。这些系统通常会过热并需要定期进行热维护。被动冷却系统可以轻松控制这种加热问题，无需主动热管理。

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在未来几年，研究人员将尝试改进该系统。这样做的最大挑战是找到一种能够防止整个系统因外部空气过度升温的绝缘材料。

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