去年,地球经历了有记录以来最炙热的一年。然而,2024年的酷暑更凶猛,7月里竟有4天连续刷新地球历史上“最热日”的纪录。研究表明,极端高温不仅加剧了水资源短缺现象,令电网不堪重负,而且每年造成近50万人死亡。
面对这场“热浪挑战”,科学家纷纷亮出奇招。英国《自然》网站在近日的报道中展示了一些“降温秘籍”:从能释放热量的超冷材料,到智能调节热量的相变材料,再到新型高效空调,科学家正积极探索为城市降温的新策略。
研发电热冷却设备,引领清凉新风尚
大多数空调和冰箱通过压缩或膨胀流体来吸收或释放大量热量。尽管这些方法经济实惠,但会排放温室气体并消耗大量能源。国际能源署的数据显示,全球空调和电风扇耗电量约占建筑物总耗电量的20%。该机构预测,到2050年,全球空调所需能源将激增3倍。更令人担忧的是,空调中使用的冷却剂对环境有害。
科学家正寻找取代传统空调的新方法。去年11月,卢森堡科学技术研究所的伊曼纽尔·德费团队在《科学》杂志上发表文章称,他们成功研制出一种由金属铅、钪和钽制成的制冷装置,理论上工作效率最高可达60%左右。
这一创新的核心在于巧妙利用电热冷却原理。当电场作用于材料(陶瓷)上,改变电荷方向时,会导致材料温度暂时升高。当电场撤离,材料会迅速降温。整个系统无须任何移动部件,也不使用对环境有害的制冷剂,工作效率是标准空调系统的两倍,能大幅降低能源消耗。
德费团队与日本村田株式会社合作,制造出了原型设备。德费指出,村田公司生产的这种特殊陶瓷,广泛应用于手机、电脑等设备上,为新型制冷装置的广泛应用奠定了基础,不过将这一前沿技术转化为普及性产品尚需时日。