性能測試證實該材料具有高機械強度。中國研究人員開發(fā)出一種不吸收陽光的新型水泥。這種由東南大學研發(fā)的材料能夠散射而非吸收太陽光。
研究團隊強調(diào),這種超冷卻水泥具有本質(zhì)高強度、裝甲級耐磨性和光學穩(wěn)定性,即使暴露在腐蝕性液體、紫外線輻射和凍融循環(huán)等惡劣條件下仍能保持性能。
機器學習引導的生命周期評估表明,該材料有望實現(xiàn)凈負碳排放。研究團隊指出,在太陽輻射強度為850瓦/平方米的正午條件下,這種光子結(jié)構(gòu)水泥實現(xiàn)了9.72華氏度(5.4攝氏度)的溫降。
該材料采用超表面工程技術(shù)設(shè)計,是一種基質(zhì)導向輻射冷卻材料,既可作輻射冷卻裝置,也可作為屋頂和墻體的建筑結(jié)構(gòu)材料。這種超表面工程策略提供了通用解決方案,甚至適用于通過表面富集鈣礬石實現(xiàn)性能提升的傳統(tǒng)商業(yè)波特蘭水泥。
研究人員首先調(diào)整形成水泥基礎(chǔ)材料的小顆粒(熟料)的化學成分,創(chuàng)建能有效散射陽光的結(jié)構(gòu),隨后通過施加壓力生產(chǎn)出具有冷卻功能的水泥。發(fā)表于《科學進展》期刊的研究顯示,多種尺寸反射性鈣礬石作為主要水合產(chǎn)物向超表面的自組裝,結(jié)合分級孔隙結(jié)構(gòu),保證了高達96.2%的太陽反射率,而含富鋁和富硫官能團的原材料則發(fā)揮了96%的固有中紅外發(fā)射率。
研究團隊指出:"大量性能測試證實其在抗壓、抗彎、耐磨和粘附力方面具有高機械強度,同時具備雙疏特性、復雜形狀可塑性和整體設(shè)計多功能性。"該研究的成本效益和可擴展制造工藝使其相比其他材料具有無可比擬的優(yōu)勢,即使是在惡劣環(huán)境中也適用于涂層、結(jié)構(gòu)屋頂和墻體。
論文第一作者郭璐表示,將這種冷卻水泥應(yīng)用于城市建筑可實現(xiàn)顯著節(jié)能,成為氣候應(yīng)對的重要轉(zhuǎn)折點。這項創(chuàng)新將厚重儲熱的傳統(tǒng)水泥轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂刑枱岱瓷浜桶l(fā)射能力的環(huán)保材料。
研究團隊還在真實建筑屋頂上測量了超冷卻水泥的實時性能。據(jù)報道,在下午1至2點溫度達到101.1華氏度(38.4攝氏度)時,超冷卻水泥比環(huán)境溫度低9.72華氏度(5.4攝氏度)。相同條件下傳統(tǒng)水泥會升溫至59攝氏度,形成鮮明對比。
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