科技前沿:干燥剂聚合物或成建筑节能关键发表时间:2025-03-19 09:26
得克萨斯大学达拉斯分校(UT Dallas)的研究团队与合作伙伴正在开发一种速干型聚合物干燥剂,该材料可使建筑物除湿能耗较传统空调系统降低至少30%。这项获得美国国家科学基金会(NSF)170万美元、为期四年的资助项目,旨在开发更高效的建筑湿度控制技术。
技术原理 机械工程系助理教授崔爽(Shuang "Cynthia" Cui)博士作为首席研究员指出: 这种热响应材料(thermo-responsive material)能主动吸收空气中的水分,并在45-55℃低温加热环境下快速释放。其创新应用场景在于建筑暖通空调(HVAC)系统——通过旋转圆柱体涂覆技术,材料在转动过程中实现"吸湿-再生"循环: 吸湿阶段:材料随结构旋转时吸收空气水分 再生阶段:吸水饱和的材料经低温加热快速干燥 此连续循环系统较传统空调系统具备双重优势: ✓ 无需低温冷凝除湿(避免4-7℃冷却盘管能耗) ✓ 再生温度较传统干燥剂降低约50℃
环境效益 据国际能源署(IEA)数据,全球建筑20%电力消耗来自空调系统,其中除湿能耗占比超50%。崔博士团队的计算显示,该技术可使空调系统: l 整体能效提升30-50% l 显著降低二氧化碳排放量 "提升除湿能效对实现建筑脱碳目标具有战略意义,"崔博士强调,"我们的技术将湿度调节与温度控制分离,从根本上优化了空调系统的工作逻辑。"
跨学科协作 该项目(2023年启动)汇聚多方力量: ✔ UT Dallas:崔爽(机械工程)、Mihaela Stefan(化学/生物工程) ✔ 德州农工大学:Zheng O'Neill(机械工程) ✔ 犹他大学:Jianli Chen(土木环境工程) ✔ OxiCool公司(宾州):提供技术转化支持
材料突破 团队在《先进能源材料》(Advanced Energy Materials)发表的论文揭示了关键突破: 聚合物结构优化:通过分子设计实现吸湿量提升30% 低能耗再生:55℃下干燥速度较传统硅胶快5倍 Stefan教授特别指出:"将原本用于药物递送的热响应聚合物创新应用于建筑节能,这种跨学科思维极具颠覆性。"
产业化前景 目前该技术已进入中试阶段,OxiCool公司预计2026年实现商业化应用。崔博士团队正在开发第二代材料,目标将再生温度进一步降低至40℃以下,同时提升材料循环使用寿命至10万次以上。 |