上海交大的保暖斗篷

上海交通大学的研究人员设计了一种可扩展和耐用的双面保暖斗篷，可以在不需要外部能量输入的情况下，实现全季节的被动式温度调节。这种保暖斗篷可以有效地保护电动汽车的电池免受温度波动的影响，从而延长电池的寿命，并减少能量损耗。这种保暖斗篷的原理和制作方法都非常简单，但是效果却非常显著，可以为未来的汽车、建筑、航天器甚至外星居住地提供一种节能环保的温度控制方案。

保暖斗篷的设计

保暖斗篷是由两层不同的材料组成的。外层是由硅纤维涂覆硼氮片的反射层，它可以有效地反射太阳光，并通过辐射冷却将吸收的热量散发到外层空间。硅纤维是一种轻质、强度高、耐高温的材料，它可以作为保暖斗篷的基底；硼氮片是一种类似于石墨的二维材料，它具有高度的吸收和发射率，以及优异的热导率，它可以作为保暖斗篷的功能层。这种反射层的厚度约为0.5毫米，其反射率在可见光和近红外光范围内高达90%以上，而在远红外光范围内低于10%，这意味着它可以有效地阻挡太阳光的辐射，并将吸收的热量以长波红外光的形式散发出去。这种长波红外光可以穿透大气层，直接到达外层空间，从而实现辐射冷却。辐射冷却是一种自然现象，它指的是物体通过发射长波红外光来降低自身温度。地球也是通过这种方式来冷却自己的。

内层是由铝箔制成的隔热层，它可以阻止物体和保暖斗篷之间的传导和对流热交换，并利用光子回收效应来保留物体的热量。铝箔是一种廉价、易得、可塑性强、导热性差、反射性好的材料，它可以作为保暖斗篷的隔热层。这种隔热层的厚度约为0.02毫米，其反射率在远红外光范围内高达90%以上，这意味着它可以有效地反射物体发出的长波红外光，并将其重新返回给物体。

这种过程称为光子回收，它指的是物体通过反复吸收和发射电磁波来保持自身温度。这种效应在夏天也会发生，但由于外层反射层已经将大部分太阳光反射回去，所以物体不会受到过多的热量输入。而在冬天或夜晚，由于周围环境温度低于物体温度，所以物体会不断地向外散发热量。如果没有内层隔热层的保护，物体的温度会迅速下降。但由于内层隔热层的存在，物体发出的热量会被反射回来，从而实现热量的保留。

保暖斗篷的性能

为了测试保暖斗篷的性能，研究人员在上海市进行了实地试验，将一辆覆盖了保暖斗篷和一辆未覆盖的电动汽车停放在室外，并测量了它们在不同时间段内的车厢温度。结果显示，在白天，覆盖了保暖斗篷的汽车车厢温度比未覆盖的汽车低了22.8°C—27.7°C，比环境温度低了7.8°C。在午夜，覆盖了保暖斗篷的汽车车厢温度比环境温度高了6.8°C，始终保持在0°C以上。这些数据表明，保暖斗篷可以有效地缓解电动汽车电池因为温度波动而导致的性能下降和寿命缩短。

保暖斗篷的优势在于它是一种被动式的温度调节方案，不需要任何外部能量输入，也不需要任何开关或控制器来切换不同的工作模式。它只需要利用自然界中存在的物理现象，就可以实现全季节的温度调节。而且，保暖斗篷所使用的材料都是易于制造和扩展的，成本也不高，可以适用于各种规模和形状的物体。此外，保暖斗篷还具有环保的特点，因为它可以减少能量消耗和排放，同时也可以通过辐射冷却的方式，将多余的热量释放到外层空间，从而降低地球表面的温度。