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      給屋頂出出汗

      2014-06-06 10:59:40胡雯雯
      北方人 2014年6期
      關(guān)鍵詞:達(dá)克線型交聯(lián)劑

      胡雯雯

      我們都知道,出汗是人體自我調(diào)節(jié)體溫的一種方式,汗液通過毛孔排出到皮膚表面,蒸發(fā)后會帶走一部分熱能,人也就涼快了一些。近日,瑞士的研究者利用一種新型水凝膠,發(fā)明出一種同樣能“出汗”的屋頂。通過它來給房屋降溫的話,房屋的耗能最多可以減少60%。

      瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院的溫德林·斯達(dá)克的團隊,一直對人體溫度自我調(diào)節(jié)機制很感興趣。“如果能讓房屋也具有這種功能,就能大大減少能量的消耗?!彼惯_(dá)克回憶他們最初的設(shè)想,“水當(dāng)然是最好的工具,因為它每蒸發(fā)一公斤,就能帶走2兆焦耳的熱量?!蓖ㄟ^計算,他們發(fā)現(xiàn)只要5毫米厚的水層,就可以讓曝露在下午陽光下的屋頂保持涼爽?!暗?,怎么讓它儲存在屋頂上,到有需要的時候再蒸發(fā)呢?這是問題的關(guān)鍵。”

      他們首先想到的是常見的醫(yī)療用pHEMA水凝膠。水凝膠是一種半固態(tài)的人造膠狀物質(zhì),由親水性聚合物高分子鏈構(gòu)成,能吸收大量水分。我們熟悉的果凍、隱形眼鏡、還有寶寶退熱貼等,都屬于水凝膠制品。

      斯達(dá)克和同事將一層pHEMA水凝膠涂到了房屋模型的屋頂,并模仿熱帶國家的氣候,給它進行人工降雨和日曬,但結(jié)果令人失望?!白畋砻娴哪z層很快就干了,里面的水蒸發(fā)得非常慢,根本起不到降溫效果。”

      要讓屋頂真正“出汗”,就必須找到一種物質(zhì),讓它在熱的時候能自動將水分逼出來。斯達(dá)克想到了一種叫溫敏性水凝膠的新型聚合物。一旦周圍溫度達(dá)到了32℃,它就會自動將吸收的水分釋放出來。但這種物質(zhì)通常是溶于水的,沒法直接使用在屋頂上。

      “我們試著在水凝膠的高分子鏈之間增加交聯(lián)劑(一種在線型分子間起架橋作用的物質(zhì),能使多個線型分子相互鍵合交聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)),用來降低它的溶解度,但這又影響了它的溫度敏感性。”

      調(diào)整過不同成分比例,他們發(fā)現(xiàn),當(dāng)水凝膠含有5%的交聯(lián)劑時,既可以達(dá)到足夠的堅固性,溫度轉(zhuǎn)換性能也還是很出色。最后,斯達(dá)克的團隊設(shè)計出了一種三明治式的屋頂覆蓋層:表面是薄薄的聚碳酸酯膜,中間夾著一層水凝膠,底下再鋪一層聚氯乙烯薄層。

      在燦爛的陽光下,新型溫敏性水凝膠中儲存的水分會不斷蒸發(fā),讓屋頂溫度一直維持在35℃。一旦水分全部蒸發(fā)完,屋頂溫度立刻升到了60℃。而采用醫(yī)用pHEMA水凝膠的話,屋頂濕度會迅速達(dá)到45℃,然后再慢慢升至60℃,效果顯然不如前者。

      于是,興奮的實驗者們開始測試它應(yīng)用在屋頂時,房屋的能耗和溫室氣體排放量:在兩所一樣的房子中,在陽光的照射下,如果都用空調(diào)維持在20℃(電力由火電廠提供),那么普通屋頂?shù)姆孔右荒昱欧诺亩趸际?20千克,而水凝膠屋頂?shù)姆课菀荒陜H僅排放了80千克!

      目前,斯達(dá)克已經(jīng)擁有了這種技術(shù)的專利,但他并不打算將其商業(yè)化。也許有一天,他們會讓熱帶國家的人民免費嘗試這種新產(chǎn)品。endprint

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