給屋頂出出汗

□ 胡雯雯

給屋頂出出汗

□ 胡雯雯

我們都知道，出汗是人體自我調(diào)節(jié)體溫的一種方式，汗液通過毛孔排出到皮膚表面，蒸發(fā)后會帶走一部分熱能，人就會涼快一些。

近日，瑞士的研究者利用一種新型水凝膠，發(fā)明出一種同樣能“出汗”的屋頂。如果通過它來給房屋降溫，房屋的耗能最多可以減少60%。

瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院的溫德林·斯達克（Wendelin Stark）的團隊，一直對人體溫度自我調(diào)節(jié)機制很感興趣?！叭绻茏尫课菀簿哂羞@種功能，就能大大減少能量的消耗?！彼惯_克回憶他們最初的設(shè)想，“水當然是最好的工具，因為它每蒸發(fā)一公斤，就能帶走2兆焦耳的熱量?！蓖ㄟ^計算，他們發(fā)現(xiàn)只要5毫米厚的水層，就可以讓曝露在下午陽光下的屋頂保持涼爽?！暗牵趺醋屗鼉Υ嬖谖蓓斏?，到有需要的時候再蒸發(fā)呢？這是問題的關(guān)鍵?！?/p>

他們首先想到的是常見的醫(yī)療用pHEMA水凝膠。水凝膠是一種半固態(tài)的人造膠狀物質(zhì)，由親水性聚合物高分子鏈構(gòu)成，能吸收大量水分。我們熟悉的果凍、隱形眼鏡、還有寶寶退熱貼等，都屬于水凝膠制品。

斯達克和同事將一層pHEMA水凝膠涂到了房屋模型的屋頂，并模仿熱帶國家的氣候，給它進行人工降雨和日曬，但結(jié)果令人失望?！白畋砻娴哪z層很快就干了，里面的水蒸發(fā)得非常慢，根本起不到降溫效果?！?/p>

要讓屋頂真正“出汗”，就必須找到一種物質(zhì)，讓它在熱的時候能自動將水分逼出來。斯達克想到了一種叫溫敏性水凝膠 (PNIPAM)的新型聚合物。一旦周圍溫度達到了32攝氏度，它就會自動將吸收的水分釋放出來。但它通常是溶于水的，沒法直接使用在屋頂上。

“我們試著在水凝膠的高分子鏈之間增加交聯(lián)劑（一種在線型分子間起架橋作用的物質(zhì)），用來降低它的溶解度，但這又影響了它的溫度敏感性。”

他們發(fā)現(xiàn)，當水凝膠含有5%的交聯(lián)劑時，既可以達到足夠的堅固性，溫度轉(zhuǎn)換性能也還是很出色。最后，斯達克的團隊設(shè)計出了一種三明治式的屋頂覆蓋層：表面是薄薄的聚碳酸酯膜，中間夾著一層水凝膠，底下再鋪一層聚氯乙烯薄層。

在燦爛的陽光下，新型溫敏性水凝膠中儲存的水分會不斷蒸發(fā)，讓屋頂溫度一直維持在35攝氏度。一旦水分全部蒸發(fā)完，屋頂溫度立刻升到了60攝氏度。而采用醫(yī)用pHEMA水凝膠的話，屋頂濕度會迅速達到45攝氏度，然后再慢慢升至60攝氏度，效果顯然不如前者。

于是，興奮的實驗者們開始測試它應(yīng)用在屋頂時，房屋的能耗和溫室氣體排放量：在兩所一樣的房子中，在陽光的照射下，如果都用空調(diào)維持在20攝氏度（電力由火電廠提供），那么普通屋頂?shù)姆孔右荒昱欧诺亩趸际?20千克，而水凝膠屋頂?shù)姆课菀荒陜H僅排放了80千克！

目前，斯達克已經(jīng)擁有了這種技術(shù)的專利，但他并不打算將其商業(yè)化。也許有一天，他們會讓熱帶國家的人民免費嘗試這種新產(chǎn)品。

（轉(zhuǎn)載自《南都周刊》）

□ 編輯 張子琦 □ 美編 徐 政