被動冷卻技術可以將內部溫度降低5-13°C，為汽車、建筑、飛機等提供重量、成本和二氧化碳效益。

SolCold Glacier 110 薄膜在汽車頂板上的應用。

世界剛剛經歷了有記錄以來最熱的六月，預計2024年將更熱。制冷占全球電力需求的10%，夏季電力需求可能增長50%以上。例如，在得克薩斯州，如果溫度每升高 1°C，超過24°C，電力需求就會增加4%，那么如果是在沒有電力的情況下通過被動冷卻實現的，那么每降低1°C又有什么可能呢？以色列一家名為SolCold（Ness Ziona）的深度科技初創公司一直 在開發一種創新涂層，旨在利用巧妙的物理學和太陽的力量，將汽車、集裝箱、飛機或建筑的外殼冷卻5- 12°C，減少對空調的需求、能耗和潛在的溫室氣體排放。

SolCold的技術基于被動冷卻，吸收光子，然后發射熱輻射，從而將熱量從表面轉移出去。

被動冷卻從環境中獲取能量，并利用物理原理 （例如用水蒸發或黑體輻射/紅外（IR）發射）將其轉化為熱能，從而在不使用任何功率的情況下將熱量從 表面轉移出去。被動輻射冷卻已經為人所知幾個世紀，并在建筑中應用了幾十年，但在一天中最熱的時候實現這一點很有挑戰性，因為所有天然材料吸收的太陽能都超過了它們的輻射能力，甚至是最白的油漆。SolCold由Yaron Shenhav、Gadi Grottas和 Guy Ron于2016年創立，并于2021年推出了其首款產品：一種涂層材料，通過反射陽光和發射熱輻射來被動冷卻表面，但更進一步的是，它利用光子來減少涂層原子中 的能量，從而有效地對其進行制冷。這種被稱為Glacier 110的涂層膜可以應用于各種表面，包括碳纖維復合材料，目的是減少對能源密集型空調的需求，提高能源效率。

SolCold Glacier110薄膜有50厘米寬的卷，長度不等，可達50米。

01工作原理

Glacier 110包括提供耐磨性的頂層，并且還反射98.5%的太陽輻射，同時放大“有用”波長的光。然 后，這些有用的光子被下一層吸收，下一層使用反斯 托克斯熒光以更高的能量將光子發射回來，降低材料內的能量，并有效地實現制冷。隨后的輻射冷卻層進 一步增強了這種冷卻效果。Shenhav解釋說，底部的鏡面狀層“是為了讓我們在光子能量的向上轉換中發射的所有東西都離開基底，因為我們不想讓它變熱。”

Glacier 110目前可用作粘合膜，該粘合膜可以切割成幾乎任何形狀并以50厘米寬的卷提供。長度可以變化，最大為50米，主要針對建筑物和大型結構。該技術在建筑、運輸、農業、能源、通信、汽車和航空航天等廣泛行業具有應用潛力。

Glacier 110的全日光冷卻功率為每平方米亞環境80-110瓦。因此，在20英尺集裝箱（13.86平方米）的頂部進行涂層可以與小型窗戶空調（5000 BTU/小時， 其中1瓦=3.41 BTU）的功率相媲美。它的厚度為350微米，面積密度為0.29-0.31千克/平方米，重量為300-400克/平方米。這種膜的成本從每平方米65-120美元不等，具體取決于需求和資質。

SolCold的Glacier 110薄膜據說在1.1年內實現了冷卻成本節約的投資回報，在建筑應用中的預期壽命超過10年。

02當前應用程序

SolCold 的大部分成功都是將其薄膜應用于金屬基 板—它被用于汽車、電子箱、屋頂、倉庫和儲存容器。該薄膜也可用于某些塑料和復合材料，前提是基材具有良好的導熱性。表面上的任何絕緣顆粒都會破壞內部冷卻效果的效率。此外，該膜還需要對基板進行表面處理。材料的表面必須光滑，薄膜才能粘附。SolCold已經在汽車車頂上試用了Glacier 110，并正在探索其在汽車內飾中的應用。當用于這些應用時，該技術有助于將車內溫度降低9-12°C?？照{消耗量也減少了30%，行駛距離增加了7%?？紤]到對電動汽車續航里程的擔憂，人們可以想象節省冷卻這些類型車輛所需的能源的好處。

在建筑行業，Glacier 110據說在1.1年內實現了制冷成本節約的投資回報，預期壽命超過10年。這為尋求能源與環境設計領導力認證（一種全球公認的綠色建筑評級系統）的建筑項目提供了優勢。

據報道，在電子行業，Glacier 110可以將中央處理器的溫度降低5°C。根據SolCold的說法， 這可以減少50%的維護，使平均無故障時間翻倍，MTBF是衡量設備在故障或停機之間平均運行時間的指標。

SolCold的涂層技術可以增加冷藏車和集裝箱的被動冷卻。

SolCold技術的一個特別成功的實施是在需要冷鏈的航運行業。冷鏈是一種溫度控制的供應鏈，包括冷藏生產、儲存和配送設施，由能夠持續保持所需低溫的設備支持。冷鏈中使用的卡車或冷藏集裝箱通常依靠冷凝裝置或壓縮機和制冷劑來調節空氣并產生必要的冷卻。

SolCold的技術可以增加車輛和集裝箱的被動冷卻，使壓縮機能夠更高效地使用或縮小尺寸，減少能源消耗和排放。此外，使用Glacier 110對船運集裝箱進行被動冷卻可以延長集裝箱在港口或其他過渡點停留期間從能源中拔出的時間。

03潛在應用

隨著替代推進模式的不斷發展，對提高冷卻效率的需求變得越來越明顯。電力，無論是由氫燃料電池還是電池支持，都意味著有限的能源容量。每一個可以節省 能源的點都很重要。隨著航空航天公司探索基于電力或氫氣的推進方法，SolCold薄膜等被動冷卻技術可能有助于節約寶貴的能源，從而擴大航程并減少碳排放。與此同時，SolCold正在探索如何進一步改進其技術，并將其擴展到越來越多的應用領域，包括航空航天、 運輸和國防。

注：原文見，《 Solar-powered photonic cooling enables energysaving coating 》2023．12．18

楊超凡 2023.12.19