《自然》：科学家研发一种新材料 或取代空调

　　中国经济网北京12月2日讯（林秀敏编译）英国《自然》杂志近日刊载了一篇科学报道。报道表明，来自斯坦福大学的科学家制取了一种新材料，这种材料具有空调的功能。

　　报道称，空调是一种具有变革性的技术。它让世界在炎热的气候下也适宜居住，让靠近赤道地区的人们可以养成无午休的工作习惯。但冷却建筑物内的空间需要消耗大量的能量。空调需要不停地将建筑物内的热量转移到建筑物外部。在美国，15%的用电量被消耗来完成这项工作。现在，如果能将来自斯坦福大学的莱曼(Aaswath Raman)博士和他同事们的设想变成现实，那么现状将发生改变。莱曼博士已经找到一种方法，可以让建筑物在没有泵和压缩机的作用下冷却，并将热量简单地辐射到外部空间去。

　　据中国经济网记者了解，这个发明既灵巧又简单。外层空间是非常冷（仅比绝对零度高3℃），而且非常大，所以它是一个完美的散热器。地球无时不刻将热量辐射到这个空间，并通过接收太阳热量得以补偿。为了让地球表面的一部分（比如一座私人建筑物）冷却下来，原则上只需要将阳光反射回太空，这同时也使地球上的温度降低。

　　为了让理论付诸实践，莱曼博士制取了一种材料，它能反射97%的太阳光。而且人们可以用现代的制造手段来制取这种材料。它由四层二氧化硅穿插三层二氧化铪构成，这七层中的每层架构都有不同的精确设计的厚度，从13至688纳米不等。此外，还有一层200纳米厚的银层作为支持，起到镜子的作用。

　　这个总厚度不到2微米的片板是一种半导体的光子当量：它像半导体作用于电一样作用于光，即控制其能量水平。从光学上说，能量水平对应波长，为此可以调整这样的片层架构来反射一些波长，并让另一些穿透。 莱曼博士和他的同事所做的就是精确设计这些片层的尺寸。

　　他们在计算机上算出可以将几乎整个太阳光谱反射的片层厚度，同时这个厚度可以穿透最容易从地球辐射回太空的红外光。他们制取了这样的材料，并检验它是否有效。

　　检验结果证明它是有效的。为保持其平整，他们将其安装在一块硅晶片上，并支撑在一个由聚酯薄膜、聚乙烯、聚苯乙烯、丙烯酸和木制成的盒子里，从而使周围热量传导最小化，然后将其放置在加州冬日的暖阳下。试验表明，该光学片层使盒子内的温度比周围环境温度低4.9℃。如果取消盒子内外隔热，该温差就会消失，并降低盒子外部的温度。

　　报道称，将这个发明转变成有用的设置还有很长的路要走。莱曼博士和他的同事已经计算出可以用二氧化钛（比较便宜）取代二氧化铪（比较昂贵），而他们可能还需要找到一种物质取代银层。

　　报道认为，人们可以将它安装在建筑物朝向天空的部分（通常是屋顶），提供建筑物的部分冷却系统，为此它不会完全取代空调。但这个冷却系统无需用电，这使其十分具有吸引力。