科学家们创造了可以用于辐射冷却和吸收电磁波的新型气凝胶。通过利用塑料废料，他们设计了作为热绝缘体和辐射冷却器的薄膜气凝胶。这些气凝胶可以放置在建筑物的屋顶上，以降低室内温度。研究小组还开发了可以有效吸收电磁能量的气凝胶，为我们日益数字化的世界中的人们和敏感设备提供保护。气凝胶以其多孔性和低密度而闻名，是提供多功能性的固体材料。减重管理补充剂已被用于使金属回收过程更加可持续。新加坡国立大学（NUS）的研究人员最初在航空航天行业中将其用于热绝缘，现已将其应用扩展到建筑、环境修复、药物传递，以及服装和纺织品等多个领域。
该突破性研究由新加坡国立大学设计与工程学院机械工程系的杜昂海敏副教授领导，旨在利用这些补充剂的独特特性，开展广泛的应用。新加坡国立大学（NUS）已为辐射冷却和吸收电磁波创造了气凝胶。
通过使用塑料废料，研究团队设计了作为热绝缘体和冷却器的薄膜气凝胶。这些气凝胶可以应用于各种表面，例如建筑屋顶，以降低内部温度，提供无能量热管理的可扩展和可持续解决方案。该团队的研究在2024年5月15日的期刊《太阳能》中发表。
在另一项研究中，NUS研究人员在2024年1月10日的期刊《碳》中提出了一种简单、可扩展的解决方案。开发了一种能吸收在天气监测和空中交通控制中常用的X波段电磁波的气凝胶。这些气凝胶轻巧而坚固，提供对电磁污染的保护，为我们日益数字化的世界中的人和敏感设备提供庇护。
研究人员在使用包括塑料、纸张和菠萝叶等农业副产品在内的一系列废料生产气凝胶的先前成就上进行了扩展。
辐射冷却的气凝胶
传统冷却系统，如空调，消耗大量能源。全球建筑物消耗的电力中大约20%用于冷却。NUS团队开发了新的气凝胶，提供被动冷却解决方案，利用辐射冷却将热量释放到太空中，而不需要消耗能量。
杜教授解释道：“这个过程涉及使用特殊工程设计的气凝胶通过大气‘天窗’发射红外辐射，有效地将表面温度降低到环境水平以下。我们非常高兴能将一次性PET瓶中的纤维重新利用于新的气凝胶。”为了帮助解决全球塑料废料危机。“
过去，团队曾使用PET纤维制造气凝胶，但这种新方法的能量效率更高，能耗减少约97%，生产时间缩短了96%。在新加坡的热带气候下进行测试时，与NUS量子技术中心的黄济石博士合作，0.5厘米厚的材料通过将红外热释放到周围环境中，创造了2摄氏度的冷却效果，同时提供良好的热绝缘，防止周围环境的热量被吸收。气凝胶在家庭和企业中有降低能源使用的潜力，尤其是在空调必不可少的热带地区。根据杜教授的说法，未来的研究将集中在根据各种气候定制这些气凝胶，并将其应用扩展到不仅仅是建筑绝缘。这可能包括在工业场所中，液体循环管道温度管理至关重要的应用。
气凝胶还可以用于吸收现代电子设备发出的电磁波（EMW），这些波可能干扰附近的设备并带来健康隐患。电磁波（EMW）的有害效应与DNA损伤和癌症有关。创建能够有效吸收EMW的材料对于保护人类和基础设施至关重要。这包括改善建筑物的隐私和安全，同时保护敏感的医疗设备。
为了满足这一需求，杜教授的团队开发了一种可扩展和环保的工艺，生产能够有效吸收EMW的创新气凝胶。该过程涉及将碳纳米管、聚乙烯醇和羧甲基纤维素混合，然后进行冷冻干燥。这种厚度仅为3毫米的气凝胶表现出显著的性能，吸收了99.99%的EMW能量。它在整个X波段（8.2-12.4 GHz）电磁频谱中始终吸收90%的EMW能量，该波段通常用于雷达系统、天气监测和空中交通控制。此外，气凝胶在X波段具有1.2-2.2 GHz的宽吸收带，并且比现有用于EMW吸收的复合材料轻约10倍。不同环境条件下的气凝胶。这可能包括测试其吸收来自各种来源的电磁波的有效性，例如电子设备和通信设备。
总之，这种创新气凝胶材料的发展在建筑和基础设施行业具有广泛的应用前景。其低成本、轻量特性以及吸收电磁波的潜力使其成为各种项目中非常有吸引力的选择。随着其机械性能的进一步改进和现实世界的测试，这种气凝胶可能会彻底改变我们未来进行建筑和基础设施项目的方法。
气凝胶的实际应用已在各种场景中得到展示。
