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华人学术圈,这两年有两件相当引人注目的研究进展。2017年,科罗拉多大学尹晓波和杨荣贵研究组联合在Science发表论文,报道新型辐射制冷超材料,贴哪冷那,高达10度,引起学界广泛关注和产业的热烈追逐。
2018年,马里兰大学胡良兵和李腾研究组联合在Nature发表论文,报道他们所加工研制的超级木头,强度提高10倍,超过钛合金,也引起轰动。胡良兵更被誉为木头大王。知社曾对此做系列报道。
这两项研究看起来并不搭界。不过今天,胡良兵和尹晓波强强联手,用超级木头把热送上太空,辐射制冷效果高达10度,而强度媲美钛合金。这篇论文,以辐射制冷结构材料为题,今天在Science线上发表。论文的共同作者,还有已经加入华中科技大学能动学院的杨荣贵教授。
闲话少说,直接看数据。上图AB分别是自然木头和经过加工的制冷木头照片。可以看见制冷木头呈白色,显示其不吸光。CD是制冷木头微结构电镜照片,纤维平行排列,因此反射而不吸收可见光(E)。而图F所显示的纤维素分子结构,分子振动辐射红外。因此,制冷木头可见光吸收少而红外辐射强,这是其工作机制。
这一机制被实验测量所证实。上图可见,A显示可见光段制冷木头吸收远小于自然木头,而BC显示其红外辐射率接近1,而且与角度无关。一块0.2×0.2米的木头,放在亚利桑那,需要加热才能与环境温度保持一致,如下图所示,制冷功率每平方米高达70瓦,虽然昼夜有些波动。其夜间制冷10度左右,白天也在5度左右。
不仅仅是制冷,超级木头仍然保持了其超级的机械性能,如下图所示,刚度、强度、硬度都远高于自然木头,比强度更是超过了钢、铝、镁、钛四大合金。以后摩天大厦,或许不需要再装空调了。作者估算,取决于地域,制冷木头能节约建筑空调能耗20%60%之间。
这么牛的木头,大家一定有兴趣如何加工的。看起来工序并不复杂,大家自己读吧。这是公开信息,不过也请大伙尊重知识产权,专利肯定是绕不过去的。
木头大王,果然名不虚传!几位教授,都是明明可以靠颜值的,您觉得呢?
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