| 發(fā)布日期：2024-09-20 |
在全球氣候變化不斷升級的情況下，被動輻射制冷是一種潛在的可持續(xù)熱管理策略。維持舒適環(huán)境的能源消耗占總能源使用量的很大一部分，特別是在發(fā)達地區(qū)，它超過了累積消耗量的40%。在這些情況下，實現(xiàn)能量冷卻需要更大的緊迫性。與空調等主動冷卻方法相比，被動輻射冷卻技術提供了一種潛在的可持續(xù)的替代方案。這種方法利用了將內部熱量輻射到較冷的外部環(huán)境的能力，同時反射太陽輻射，所有這些都不需要外部能量輸入，使冷卻能夠自我維持。
被動輻射冷卻技術實際就是將波長范圍約在0.3-2.5 μm的太陽光高反射回去，同時把自身熱量通過波長為8-13 μm的大氣透明窗口散逸到寒冷的外太空。然而，石油化工冷卻材料由于對陽光的吸收，往往面臨效率方面的挑戰(zhàn)。生物質材料因其生態(tài)友好性、豐富的可用性和具有定制工程以提高可回收性的潛力而獲得了大量的關注。而生物質本征光致發(fā)光材料受光致發(fā)光的影響，在VIS范圍內（400-800nm）的反射率已經超過傳統(tǒng)材料所表現(xiàn)出的優(yōu)異性能。本文利用地物光譜儀對生物質本征光致發(fā)光材料進行了反射率檢測。
圖1 高輻射冷卻效率的原理圖
1. 樣品的制備
首先，作者展示了一種用于合成大規(guī)模、長程各向異性生物質氣凝膠的焊接方法。由豐富的生物質原料——GE和DNA制成的基礎分層氣凝膠磚，通過雙向冷凍干燥工藝制成。其中，GE-DNA氣凝膠磚由含有0.04 g/mL GE和0.01 g/mL DNA的水凝膠制成，被命名為G4D1。這些磚可以沿分層方向進行水焊，從而形成以長距離有序結構為特征的膨脹氣凝膠板（圖2）。所得氣凝膠板的密度低至0.06 g/cm3和壓縮模量高達6.68 MPa。整個過程沒有有毒試劑和能源密集型加熱過程，使其對環(huán)境友好。該工藝為各向異性生物質氣凝膠提供了可持續(xù)、可擴展和環(huán)保的合成途徑。
圖2 氣凝膠板的制備示意圖
2. 平臺搭建
圖3 檢測裝置示意圖
3. 反射率測試
氣凝膠在可見光范圍內（400-800nm）的太陽加權反射率為104.0%，而在近紅外區(qū)域（>800 nm）測量的反射率為97.1%（圖3）。在測試過程中，我們進一步對氣凝膠樣品應用了一個450 nm的濾光片，以防止紫外光激發(fā)。在保持NIR幾乎一致的同時，非激發(fā)樣品的曲線在近紅外區(qū)域的反射率要低得多，說明熒光有助于反射率增益（~8%）。同樣，熒光強度相對較低的G4在可見光區(qū)域的反射率也較低。這些發(fā)現(xiàn)表明，光致發(fā)光確實在增強特定光譜波段內的太陽反射率方面發(fā)揮了關鍵作用。
圖4 反射率光譜
本文展示了一種天然光致發(fā)光生物質氣凝膠，并利用OFS地物光譜儀對該氣凝膠進行了反射率測試，結果發(fā)現(xiàn)天然光致發(fā)光生物質氣凝膠在可見光區(qū)域實現(xiàn)了超過100%的反射率，允許在白天將熱量輻射消散到寒冷的外層空間，從而帶來了較大的輻射冷卻效果。除此之外，此氣凝膠完全由生物質原料制造，具有高可修復性、可回收性和生物降解性，在其使用壽命內不會對環(huán)境造成不利影響。這種可擴展的生物質冷卻材料為未來的節(jié)能和可持續(xù)應用帶來了希望，可以大幅減少碳排放和能源消耗。
OFS系列地物光譜儀
1. 產品簡介
如海光電為滿足客戶對土壤、礦石、遙感、農作物、海洋、內陸水質、林業(yè)與生態(tài)等的測量與研究，自主研發(fā)并生產了寬光譜OFS系列地物檢測系統(tǒng)。
光譜儀采用先進處理器，使用節(jié)電設計，并縮小了設備體積，客戶不必送檢操作，工作人員可以到工地等現(xiàn)場抽檢，從而能夠對現(xiàn)場樣品進行便攜測量。該設計不僅改變了人們對檢測設備“粗大笨”的印象，還簡化了專業(yè)操作步驟。
此外，光譜儀配置了專業(yè)的地物測量軟件，可滿足反射、透射、輻射、顏色等多種模式的測量，支持一鍵操作，測量方便、簡單快捷、容易掌握。內置軟件含有多種數據處理方法，如數據剪切、數據平滑、背景扣除、譜峰檢測、插值方法-線性插值等。
2. 產品優(yōu)點
? 對于用戶而言，地物光譜儀提供的更高質量的數據，有助于準確評估低濃度和低反射率物質。可廣泛應用于精準農業(yè)：植被情況、養(yǎng)分檢測、長勢研究、水分脅迫、病蟲害；環(huán)境氣象：藻類、冰雪覆蓋率、大氣光譜、光合作用、水土污染度、輻照度等。其優(yōu)點包括：
? 性能優(yōu)異，即具有優(yōu)異的光路設計光譜檢測模塊，具有高分辨率、高靈敏度；
? 增強的光學配置可提供更準確的光譜結果，從而實現(xiàn)高光譜清晰度；
? 擁有高性能，確保提供蝕變礦物識別；
? 標準加固包鋼光纜可確保穩(wěn)定的光譜質量；
? 無需樣品制備，意味著可以在野外快速進行掃描；
? 軟件強大，可以進行數據采集、分析、比對等工作；
? 可適配光譜范圍在350-2500 nm（其他波長范圍可定制）；
? 配備45/0反射式探頭；
? 具有高信噪比，動態(tài)范圍大。
