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蝦皮蟹殼救地球-環保材質薄膜實現不插電冷氣機


為降低我國能源消耗,協助臺灣解決能源問題,國科會積極推動節能減碳技術研發。在國科會長期支持下,國立清華大學動力機械工程學系陳玉彬教授及其團隊開發出「環保材質輻射散熱薄膜及鍍膜製程」,幫助金屬儲存槽、鐵皮屋頂、大型車箱、貨櫃集裝箱等曝露在室外之金屬製品散熱。此鍍膜技術散熱功能與冷氣機相同,但無需消耗任何電力,且在工作原理上利用特定波段的紅外光,讓熱量直接穿透大氣層到低溫宇宙,大幅降低能源消耗與冷卻成本。


而陳教授團隊此次研發成果更是化廢為寶,特別選用環保材料,主要來自天然、無毒、可分解的生物廢棄物(蝦皮、蟹殼等),研發過程中從材料製備、鍍膜到回收的生命週期均無害於環境,且進一步創造經濟效益。 


環保材料甲殼素具備許多良好特性,如無毒、生物相容、可分解,已被廣泛應用於醫療、食品、紡織等領域。陳教授則結合個人電磁波及輻射熱傳專業,致力研究甲殼素特殊光學及熱輻射性質與應用,例如:陳教授團隊曾以此開發節能電致變色窗,解決電致變色裝置複雜且製程昂貴等問題,並可有效阻擋紅外光之熱能進入室內(發明專利已獲證)。另外,陳教授團隊也曾以甲殼素混合其他材料,開發人體超聲波檢測適用之熱敏水凝膠(發明專利已獲證,國際期刊論文已發表)。


此次,陳教授團隊則成功優化甲殼素鍍膜製程參數,將其應用至金屬基板上,開發出輻射散熱薄膜。


陳教授團隊透過所開發的鍍膜技術,已經在不同金屬、形狀、操作條件下,成功降溫目標物,具可重現性與泛用性。若以不銹鋼片為基板,鍍膜後可提升熱輻射放射量13倍。若將試片置於設計之腔體上方,日間平均可降低腔內熱源溫度2.8 ℃,最大降溫甚至達到7.1℃。作品實證不僅榮登國際學術期刊,也獲得我國及美國發明專利肯定。


以下列舉陳教授團隊的研究成果具功能及優勢:1.節能降溫:輻射散熱薄膜能在不耗電的限制下,有效降低下方金屬物件溫度,日、夜間均有效果。2.綠色材料:薄膜以無毒、生物相容、可分解的甲殼素為主成份,從原料、成品到最後報廢都不會對環境產生危害。3.製程簡易:鍍膜製程不需要高溫、真空等特殊環境,卻可適用於任意面積與形狀之金屬基板。4.應用廣泛:輻射散熱薄膜可泛用於各種金屬裝置,例如:金屬管線、運輸載具、金屬製儲存槽與鐵皮屋頂等,減少使用者空調成本與能耗。


陳教授團隊此次所研發的環保輻射薄膜,從材料選用到製程用皆符合綠色製造,若在居家、商業和工業節能都推廣應用,不僅降低使用者空調需求,減少能源消耗,也將對於企業實踐ESG及全球降低暖化有莫大助益。因此,陳教授團隊將在智財權受保護下,技術移轉給塗料廠,擴大研究成果的經濟效益。研發團隊也將持續精進整體結構設計與配方改良,未來針對工作站伺服器等大型室內熱源,開發合適的輻射冷卻薄膜,增加應用範圍,產生更大經濟效益。

 


 

 




參考資料:[1] Chang, J.-Y., Han, H.-S., Wang, C.-Y., Long, L., Wang, L., Sheremet, M., Miroshnichenko, I., and Chen,* Y.-B., “Eco-Friendly and Scalable Radiative Cooling for Metal Substrates with Electrophoretically Deposited Chitosan,” Solar Energy Materials and Solar Cells, Vol. 216, p. 110707-1/7.[2] 陳玉彬, 韓宏笙, “輻射散熱基板及其製備方法,” 中華民國發明專利, 專利號碼I695910.[3] 陳玉彬, 韓宏笙, “輻射散熱基板及其製備方法,” 美國發明專利, 專利號碼US 11,078,593 B2

 

 





主文來源:國科會_工程技術研究發展處

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