仿效火山天牛,製出自行降溫物料?

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新研發的物料輕薄,可以捲起來。 圖片來源:University of Texas at Austin

炎夏來襲,不少人很容易就一身大汗淋漓,長開冷氣又覺得對不起地球;但隨著全球暖化加劇,我們只會愈來愈難避免使用冷卻系統。由德克薩斯州大學奧斯汀分校(The University of Texas at Austin)、上海交通大學以及瑞典皇家理工學院(KTH Royal Institute of Technology in Stockholm)組成的研究團隊,就決定以大自然為師,參考一種居於東南亞火山區的天牛,研發可以自行降溫的物料,期望將來製造更環保的自行冷卻材質。

天牛的自我降溫功能,早引起科學界注意,卻一直未能確定背後原理。有見天牛品種多達 2.6 萬,是次團隊就專注研究居於泰國、印尼活火山地帶的品種 Neocerambyx Gigas。這種天牛到底有何秘訣,能居住於夏季氣溫超過 40 度(攝氏,下同)、地面溫度達 70 度的地帶?

研究員從身體結構著手,試圖了解牠們如何在酷熱區地生存。他們發現,天牛消暑的法寶,是翅膀部分的三角形結構,能反射陽光,並為身體散熱。團隊嘗試複製天牛翅膀的結構,製出一種可以捲起來的薄膜。實驗結果顯示,以薄膜覆蓋被烈日直射的物件後,能為其降溫達 5.1 度。

這種物料可謂潛能無限:若用以包裹建築物,可以節省冷氣費;泊車時可以保持車廂涼快;甚至可將其蓋在太陽能板上,以減慢其老化速度。若把此技術套用在製作冷卻家電、清涼布料及衣飾方面,或能在不久的將來融入世人夏季的日常。

耐熱的天牛。 圖片來源:Dick Culbert/Flickr

要普及仿生物物料,其中的重點在於壓低造價。團隊的新物料以聚二甲基矽氧烷(PDMS)的聚合物和陶瓷為材料,以微壓印(micro stamping)技術加工而成。聚二甲基矽氧烷是一種常用的有機礦物聚合物,在食物添加劑、洗髮水、潤滑油中都能找到。而製作薄膜所採用的技術早已成熟,相信生產成本可控。有團隊成員表示,有信心稍加改良後,可以將研究成果投入量產。

全球暖化難以逆轉,相信夏天將變得愈來愈難熬,甚至可致命。根據國際能源署 2018 年的報告,風扇和冷氣佔了全球耗電量 10%,而估計到了 2050 年,冷卻所需的能源將是今天的 3 倍。在這個大前提下,團隊的發現更顯珍貴:便宜、有效且環保的冷卻科技,相信有機會成為發展中地區氣候難民的救命稻草。