上海交大王如竹/黄丹枫、华中科大杨荣贵团队CRPS:透明辐射制冷薄膜消除温室热胁迫

近日,上海交通大学王如竹、黄丹枫教授和华中科技大学的杨荣贵教授团队在Cell Reports Physical Science期刊上发表了题为“Eliminating greenhouse heat stress with transparent radiative cooling film”的研究论文(第一作者邹豪、王晨曦是上海交通大学博士研究生)。

随着人口危机和气候变化的不断发展,温室种植技术作为解决粮食危机的重要手段,得到了广泛的关注。但在炎热的气候条件下,温室内部热量往往会过度累积,导致作物无法生长发育,大大降低了温室的周年利用率和经济效益。因此,为了保证温室生产效率,温度的适当调节至关重要。该论文研究了一种新型的透明辐射制冷(T-RC)薄膜作为温室的覆盖材料,在不影响植物光合作用的情况下减少温室热胁迫,从而提高温室的可生产周期。T-RC膜具有大气窗口高发射率、光合有效辐射波段高透射率和近红外辐射波段高反射率的特性。与传统的聚烯烃(PO)薄膜相比,使用T-RC膜可将温室室内温度降低18.6℃。此外,使用T-RC膜还能显著提高作物产量。在播种后19天内,三种夏季主栽作物(杭白菜、奶白菜、樱桃萝卜)的生长速度分别提高了23.4%、17.3%和21.7%。该论文是能源、农业、材料三个学科深度交叉的成果,为炎热气候下提质增产、节能节水的温室生产模式提供了可行方案。

作为一种人工设施,温室可以通过控制光照、温度和水分来促进作物生长,延长生长季节,最终提高作物产量。然而,温室内的热量积累仍然是炎热季节或热带地区种植的严重障碍。由于高温胁迫,许多地区选择在炎热的季节停止种植,减少了温室每年可供种植的时间。在夏季以适当的方式给温室降温是至关重要的。然而,大多数现有的被动冷却技术,如遮阳技术,因效果有限而难以令人满意。以湿帘-风机为代表的主动冷却方法,由于高成本、对适用环境的限制以及高水、能消耗,也很难实现大范围的使用。因此,在不增加水和能源消耗的情况下,有效解决温室夏季高温热胁迫问题至关重要。

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来源:热辐射与微纳光子学


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