用陽光冷卻房子

呂之品

粗粗一聽，似乎是天方夜譚。陽光照射只會讓房子更加炎熱，怎么還能冷卻呢？

別急，這需要用到一種高科技涂料。雖然涂料分子會吸收太陽光的光子，但與此同時，又會自發(fā)地發(fā)射能量更高的光子;既然發(fā)射的能量比吸收的多，溫度自然就降下來了。

其實，這項技術(shù)借鑒了激光冷卻的工作原理。人類目前所達到的最低溫度，是通過激光冷卻實現(xiàn)的。實驗室用激光冷卻，降溫幅度可達150℃。

據(jù)說，這款涂料的發(fā)明者最初也想用激光冷卻。不過，在你家屋頂安裝一臺激光器顯然并不現(xiàn)實，所以他們想把材料做成在陽光下也能工作?？墒怯钟龅揭粋€問題：太陽光的波長范圍顯然比激光要寬很多。換句話說，比起激光來，太陽光的純度太差。

最后，他們攻克了這個難關(guān)。他們研制出的這種涂料，分外層和內(nèi)層。外層可把一些波長的太陽光過濾掉，相當于提高了純度;內(nèi)層則能吸收太陽光光子，并發(fā)射能量更高的光子;這樣就能把自身冷卻到低于環(huán)境溫度。

你或許會問：內(nèi)層材料為什么吸收了太陽光子后，反而能發(fā)射能量更高的光子？能量豈不不守恒了？

道理是這樣。內(nèi)層材料的分子按能量從低到高有這樣三個能級：能量最低的基態(tài)能級A，能量次高的激發(fā)態(tài)能級B，能量最高的激發(fā)態(tài)能級C。當材料分子從周圍環(huán)境中吸收熱量之后，從基態(tài)能級A跳到了激發(fā)態(tài)能級B。激發(fā)態(tài)能級B吸收了太陽光光子之后，又跳到了激發(fā)態(tài)能級C。但激發(fā)態(tài)能級C是不穩(wěn)定的，它自動發(fā)射一個光子后，返回到基態(tài)A。它所發(fā)射的光子能量是C、A兩個能級之差，所以能量自然要比吸收的光子高。材料分子回到基態(tài)之后，又吸收周圍的熱量……把上述過程重演一遍。這樣，周圍的熱量不斷被吸收，然后持續(xù)以光子的形式發(fā)射出去，起到了冷卻的作用。

該涂料已經(jīng)在實驗室通過了測試。只要有太陽光照射，它就能持續(xù)地冷卻。屋頂使用了這種涂料之后，與沒用涂料相比，最頂層可降低10℃。不過，它并不便宜，100平方米的涂料成本需要300美元。

該涂料還可以用在太空上。你或許會說，太空已經(jīng)夠寒冷的了，用得著嗎？確實，在太空中沒有熱量來源的地方是很冷的，但本身發(fā)熱的東西卻會變得奇熱。這是因為太空中沒有空氣對流，熱量不容易散發(fā)出去，光靠熱輻射散熱是很緩慢的。比如為了散熱，國際空間站使用反光布來抵擋太陽輻射，而在內(nèi)部，則用熱交換器把電子設(shè)備產(chǎn)生的多余熱量排出去。但如果在空間站外表敷上一層這種涂料，那就可以直接用太陽光來冷卻內(nèi)部設(shè)備了。