城大研發製冷瓷磚 冀提升能源效益阻全球暖化

城大團隊最近成功研發一種名為「製冷瓷磚」（cooling ceramic）的物料，可透過其高效能的光學特質，達致零耗能和無需製冷劑的製冷，兼具高成本效益、耐用及多功能的優點。製冷瓷磚可減低建築物的熱負荷，即使在惡劣天氣下仍能保持穩定的冷凍表現，有助提升能源效益及對抗全球暖化，研究結果已於學術期刊《科學》刊登。（https://www.science.org/doi/10.1126/science.adi4725）

城大團隊指出，被動輻射製冷被視為最具潛力的環保製冷技術。但目前採用納米光子結構的材料不但成本高，而且兼容性低難以應用；另一替代材料「聚合物光子」則易受天氣影響，而且未能有效反射陽光。

論文的通訊作者，城大能源及環境學院教授曹之胤表示，團隊研發的製冷瓷磚具有高效能的光學特性，並且堅固耐用。製冷瓷磚的顏色、即不受氣候影響、機械結構堅固度及有抑制「萊頓弗羅斯特效應」的能力。「萊頓弗羅斯特效應」（Leidenfrost effect）是一種阻礙高熱物料傳熱和令其表面液體無法有效冷卻的現象。

團隊指，通過相轉化及燒結兩個簡單步驟，並使用容易取得的氧化鋁等非有機材料便可製成製冷瓷磚。製冷瓷磚的製作過程無需使用精密設備或成本高昂的材料，因此可大量生產。

而製冷瓷磚的獨有特質是由於其階層式多孔結構；瓷磚模擬白金龜的生物白色，團隊按米氏散射理論優化其多孔結構，可高效消散差不多所有波長的陽光，達致近乎完美的99.6%陽光反射率（最高紀錄的反射率）以及極高的96.5%中紅外線熱能散射率。

曹之胤表示，大部份主要為聚合物光子的被動輻射製冷材料最關注如何防止紫外線的損害，以氧化鋁造成的製冷瓷磚，能夠達致理想的抗紫外線效果。而且製冷瓷磚能夠抵禦攝氏1,000度以上高溫。

他補充指，團隊的實驗發現，在屋頂上鋪設製冷瓷磚，可節省20%以上用於冷卻空間的電力，反映製冷瓷磚極有潛力，減少依賴傳統的主動製冷方式，並能提供可持續的解決方案，避免電網超出負荷，減少溫室氣體排放及城市熱島效應。

研究團隊計劃按照目前的研發基礎，進一步提升被動熱能管理策略，探索如何應用這些策略以提升能源效率、提倡可持續發展，並促使紡織、能源系統及交通等行業更容易接觸及應用被動輻射製冷技術。@