用陽(yáng)光冷卻房子

粗粗一聽，似乎是天方夜譚。陽(yáng)光照射只會(huì)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(huì)吸收太陽(yáng)光的光子，但與此同時(shí)，又會(huì)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(lái)了。

其實(shí)，這項(xiàng)技術(shù)借鑒了激光冷卻的工作原理。人類目前所達(dá)到的最低溫度，是通過(guò)激光冷卻實(shí)現(xiàn)的。實(shí)驗(yàn)室用激光冷卻，降溫幅度可達(dá)150℃。

據(jù)說(shuō)，這款涂料的發(fā)明者最初也想用激光冷卻。不過(guò)，在你家屋頂安裝一臺(tái)激光器顯然并不現(xiàn)實(shí)，所以他們想把材料做成在陽(yáng)光下也能工作。可是又遇到一個(gè)問(wèn)題：太陽(yáng)光的波長(zhǎng)范圍顯然比激光要寬很多。換句話說(shuō)，比起激光來(lái)，太陽(yáng)光的純度太差。

最后，他們攻克了這個(gè)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(zhǎng)的太陽(yáng)光過(guò)濾掉，相當(dāng)于提高了純度;內(nèi)層則能吸收太陽(yáng)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(huì)問(wèn)：內(nèi)層材料為什么吸收了太陽(yáng)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(gè)能級(jí)：能量最低的基態(tài)能級(jí)A，能量次高的激發(fā)態(tài)能級(jí)B，能量最高的激發(fā)態(tài)能級(jí)C。當(dāng)材料分子從周圍環(huán)境中吸收熱量之后，從基態(tài)能級(jí)A跳到了激發(fā)態(tài)能級(jí)B。激發(fā)態(tài)能級(jí)B吸收了太陽(yáng)光光子之后，又跳到了激發(fā)態(tài)能級(jí)C。但激發(fā)態(tài)能級(jí)C是不穩(wěn)定的，它自動(dòng)發(fā)射一個(gè)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(gè)能級(jí)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(guò)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(shí)驗(yàn)室通過(guò)了測(cè)試。只要有太陽(yáng)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(méi)用涂料相比，最頂層可降低10℃。不過(guò)，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(huì)說(shuō)，太空已經(jīng)夠寒冷的了，用得著嗎？確實(shí)，在太空中沒(méi)有熱量來(lái)源的地方是很冷的，但本身發(fā)熱的東西卻會(huì)變得奇熱。這是因?yàn)樘罩袥](méi)有空氣對(duì)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(guó)際空間站使用反光布來(lái)抵擋太陽(yáng)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(yáng)光來(lái)冷卻內(nèi)部設(shè)備了。