城大研发自供电降温涂料,雨天发电助节能
在现代城市中,空调系统已成为巨大的能源消耗源。在炎热气候下,其耗电量可占建筑总能耗的40%至50%,且向室外排放的热量进一步加剧了城市热岛效应,形成恶性循环。针对这一痛点,香港城市大学(CityUHK)的研究团队开发出一种创新解决方案:它不主动制冷,而是通过被动方式阻止建筑升温,并在降雨时利用动能产生电能。
仿生设计:从空气凤梨到合成涂层
该涂层的灵感来源于空气凤梨(Tillandsia)。这种附生植物无需土壤即可生长,具备直接从空气中捕获水分并适应极端环境的能力。研究团队在合成材料中复刻了这种植物的结构逻辑:创造一种能与环境积极互动的表面,而非单纯隔绝外界。
Zui终成果是一种可直接涂刷在屋顶和外墙上的涂层,无需复杂的安装设施。其核心功能在于被动辐射制冷。该涂层能反射超过95%的入射太阳辐射,包括许多传统白色材料无法阻挡的不可见波长;同时,它通过红外辐射将热量排放至大气透明窗口外的太空。即使在阳光直射下,处理后的表面温度也可比环境温度低9.5°C。
雨水动能:为物联网传感器供能
除了降温,该涂层还具备第二重功能:利用雨滴撞击表面的动能发电。通过摩擦电效应(即气球摩擦产生静电的物理原理),材料将雨滴冲击转化为微小电荷。虽然产生的电量有限,不足以替代太阳能光伏板,但足以驱动低功耗无线传感器。
在智慧城市背景下,空气质量、温湿度、能耗及建筑结构完整性等监测依赖成千上万的传感器。为这些设备提供分布式可再生能源供电,且无需布线或更换电池,是智能基础设施的一大挑战。这种遇雨发电、无运动部件、免维护的涂层,精准契合了这一需求。
施工优势:兼容既有建筑改造
许多节能技术的主要障碍并非性能,而是安装成本。太阳能面板、先进制冷系统或电致变色窗户往往需要昂贵的翻新工程,或在旧建筑上难以实施。而香港城市大学的涂层可直接作为油漆层涂刷在现有外墙上,无需拆除重建。
在欧洲能效法规要求未来几年对数百万栋建筑进行节能改造的背景下,这种兼容既有建筑、无需 demolición(拆除)的修复方式具有极高的实用价值。它不仅能立即改善建筑和街区的能源平衡,还能有效缓解因密集建设导致的地表温度高出周边农村5-8°C的热岛效应。
中国拥有庞大的既有建筑节能改造市场,尤其在夏季高温地区,降低空调负荷是双碳目标下的刚性需求。该涂层将“降温”与“发电”结合,且施工门槛极低,非常适合中国老旧小区改造及工业厂房节能升级场景。中国企业可关注此类被动式材料技术,探索将其与本土智能传感网络结合,打造低维护成本的绿色智慧建筑解决方案。