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(guò)毛孔排出到皮膚表面，蒸發(fā)后會(huì)帶走一部分熱能，人就會(huì)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(guò)它來(lái)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(dá)克（Wendelin Stark）的團(tuán)隊(duì)，一直對(duì)人體溫度自我調(diào)節(jié)機(jī)制很感興趣。“如果能讓房屋也具有這種功能，就能大大減少能量的消耗。”斯達(dá)克回憶他們最初的設(shè)想，“水當(dāng)然是最好的工具，因?yàn)樗空舭l(fā)一公斤，就能帶走2兆焦耳的熱量。”通過(guò)計(jì)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(yáng)光下的屋頂保持涼爽。“但是，怎么讓它儲(chǔ)存在屋頂上，到有需要的時(shí)候再蒸發(fā)呢？這是問(wèn)題的關(guān)鍵。”

他們首先想到的是常見(jiàn)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(dá)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(guó)家的氣候，給它進(jìn)行人工降雨和日曬，但結(jié)果令人失望。“最表面的凝膠層很快就干了，里面的水蒸發(fā)得非常慢，根本起不到降溫效果。”

要讓屋頂真正“出汗”，就必須找到一種物質(zhì)，讓它在熱的時(shí)候能自動(dòng)將水分逼出來(lái)。斯達(dá)克想到了一種叫溫敏性水凝膠 (PNIPAM)的新型聚合物。一旦周?chē)鷾囟冗_(dá)到了32攝氏度，它就會(huì)自動(dòng)將吸收的水分釋放出來(lái)。但它通常是溶于水的，沒(méi)法直接使用在屋頂上。

“我們?cè)囍谒z的高分子鏈之間增加交聯(lián)劑（一種在線(xiàn)型分子間起架橋作用的物質(zhì)），用來(lái)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(dāng)水凝膠含有5%的交聯(lián)劑時(shí)，既可以達(dá)到足夠的堅(jiān)固性，溫度轉(zhuǎn)換性能也還是很出色。最后，斯達(dá)克的團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)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(yáng)光下，新型溫敏性水凝膠中儲(chǔ)存的水分會(huì)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(huà)，屋頂濕度會(huì)迅速達(dá)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(shí)驗(yàn)者們開(kāi)始測(cè)試它應(yīng)用在屋頂時(shí)，房屋的能耗和溫室氣體排放量：在兩所一樣的房子中，在陽(yáng)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(chǎng)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(dá)克已經(jīng)擁有了這種技術(shù)的專(zhuān)利，但他并不打算將其商業(yè)化。也許有一天，他們會(huì)讓熱帶國(guó)家的人民免費(fèi)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