气凝胶因其多孔性和低密度而闻名，是一种具有多种功能的固体材料——从添加入减肥药中吸收脂肪微粒，到促进更可持续的金属回收过程。传统上，气凝胶在航空航天工业中提供隔热。新加坡国立大学的科学家们已经将这种材料提升到了一个新的水平——利用其独特的性能为建筑和施工、环境修复、药物输送，甚至服装和纺织品等众多应用领域提供价值。
新加坡国立大学设计与工程学院机械工程系副教授Duong Hai-Minh领导的研究团队做出了开创性的努力，为气凝胶开发出两种新用途：辐射制冷和电磁波（EMW）吸收。
该团队利用塑料废物，设计了作为隔热材料和辐射冷却器的薄膜气凝胶。这些气凝胶可以应用于任何表面，如建筑屋顶，以降低内部温度，为无能源热管理提供可扩展和可持续的解决方案。该团队的研究结果于2024年5月15日发表在《Solar Energy》杂志上。
在2024年1月10日发表在《Carbon》期刊上的另一项研究中，新加坡国立大学的研究人员设计了一种简单、可扩展的方法来生产气凝胶，这种气凝胶可以吸收X波段的电磁波。这些轻质、耐用的气凝胶可以防止电磁污染，在我们日益数字化的世界中，为人类和敏感设备提供防护。
研究人员的工作建立在他们之前从各种废弃材料（从塑料和纸张到菠萝叶等农业副产品）研制气凝胶的成功基础之上。
用于辐射制冷的气凝胶
在这个演示中，白色气凝胶将下面的区域与周围的热量隔绝，同时通过辐射制冷冷却该区域，与热水盆的温度相比，气凝胶上表面温度较低。
传统的冷却系统，如空调，能源消耗量很大，约占全球建筑物用电量的20%。新加坡国立大学团队开发的新型气凝胶提供了一种被动冷却替代方案，利用自然辐射冷却过程将热量消散而不消耗能量。
Duong副教授说：“这一过程涉及使用经过特殊设计的气凝胶，通过大气‘天空之窗’发出红外线辐射，有效地将表面温度冷却至环境水平以下。我们很高兴能够将废弃的PET瓶回收利用制成纤维，用于设计辐射制冷的新型气凝胶，以帮助解决全球塑料废物危机。”
此前，该团队曾使用PET纤维来生产气凝胶，但最新方法显著提高了能源效率，能耗降低了约97%，生产时间缩短了96%。在新加坡温暖的气候条件下进行测试时，该团队与新加坡国立大学量子技术中心的Jaesuk Hwang博士合作，发现0.5cm厚的这种气凝胶材料通过向周围环境发出红外线热能，产生了2℃的降温效果，表现出良好的隔热性能，防止从周围环境中吸收热量。
Duong副教授补充道：“这些气凝胶可以降低住宅和商业建筑的能耗，特别是在当前必须要降温的热带气候条件下。”
未来的研究将集中在调整这些气凝胶以适应不同的气候条件，并扩大其应用范围，使其不仅限于建筑隔热，也能在例如液体循环管道的有效热管理至关重要的工业过程中应用。
电磁波吸收用气凝胶
在这项演示中，被灰色气凝胶屏蔽的手机的WiFi速度明显较慢，表明手机接收到的电磁波信号较弱。
现代电子设备会发出电磁波，这些电磁波会干扰附近的设备并带来健康风险，包括DNA损伤和癌症。因此，开发能有效吸收电磁波的材料，以保护人类和基础设施免受这些不利影响至关重要。应用包括增强建筑物的隐私和安全，以及保护敏感的医疗设备。
为了满足这一需求，Duong副教授的团队开发了一种可扩展的、环保的程序来生产新型气凝胶，这种气凝胶在电磁波吸收方面非常有效。该程序涉及三种主要成分的混合——碳纳米管、聚乙烯醇和羧甲基纤维素，然后进行冷冻干燥。
这种气凝胶的厚度约为3mm，与40缕头发的粗细大致相同。它表现出惊人的性能，能够吸收99.99%的电磁波能量。X波段主要用于雷达系统、天气监测和空中交通管制，在整个X波段（8.2-12.4GHz）的电磁频谱中，气凝胶始终表现出吸收90%的电磁波能量的能力。
Duong副教授补充道：“除了在X波段提供1.2-2.2GHz的宽频带吸收外，我们的气凝胶比用于电磁波吸收的现有复合材料轻约10倍。与其他复合材料不同，我们的气凝胶在使用前不需要与质量较重的聚合物填料混合。”
研究人员估计，生产一平方米厚度为1cm的这种气凝胶的成本不到100新元。这一成本远远低于其他类似商业材料的价格，后者可能从180新元到1000新元以上不等。
展望未来，该团队计划改进气凝胶的机械性能，如柔韧性，以拓宽其在各种建筑和基础设施项目中的应用。研究人员还计划进行实际测试，以充分评估气凝胶在实际场景中的对电磁波的吸收能力。
END
气凝胶因其多孔性和低密度而闻名，是一种具有多种功能的固体材料——从添加入减肥药中吸收脂肪微粒，到促进更可持续的金属回收过程。传统上，气凝胶在航空航天工业中提供隔热。新加坡国立大学的科学家们已经将这种材料提升到了一个新的水平——利用其独特的性能为建筑和施工、环境修复、药物输送，甚至服装和纺织品等众多应用领域提供价值。
新加坡国立大学设计与工程学院机械工程系副教授Duong Hai-Minh领导的研究团队做出了开创性的努力，为气凝胶开发出两种新用途：辐射制冷和电磁波（EMW）吸收。
该团队利用塑料废物，设计了作为隔热材料和辐射冷却器的薄膜气凝胶。这些气凝胶可以应用于任何表面，如建筑屋顶，以降低内部温度，为无能源热管理提供可扩展和可持续的解决方案。该团队的研究结果于2024年5月15日发表在《Solar Energy》杂志上。
在2024年1月10日发表在《Carbon》期刊上的另一项研究中，新加坡国立大学的研究人员设计了一种简单、可扩展的方法来生产气凝胶，这种气凝胶可以吸收X波段的电磁波。这些轻质、耐用的气凝胶可以防止电磁污染，在我们日益数字化的世界中，为人类和敏感设备提供防护。
研究人员的工作建立在他们之前从各种废弃材料（从塑料和纸张到菠萝叶等农业副产品）研制气凝胶的成功基础之上。
用于辐射制冷的气凝胶
在这个演示中，白色气凝胶将下面的区域与周围的热量隔绝，同时通过辐射制冷冷却该区域，与热水盆的温度相比，气凝胶上表面温度较低。
传统的冷却系统，如空调，能源消耗量很大，约占全球建筑物用电量的20%。新加坡国立大学团队开发的新型气凝胶提供了一种被动冷却替代方案，利用自然辐射冷却过程将热量消散而不消耗能量。
Duong副教授说：“这一过程涉及使用经过特殊设计的气凝胶，通过大气‘天空之窗’发出红外线辐射，有效地将表面温度冷却至环境水平以下。我们很高兴能够将废弃的PET瓶回收利用制成纤维，用于设计辐射制冷的新型气凝胶，以帮助解决全球塑料废物危机。”
此前，该团队曾使用PET纤维来生产气凝胶，但最新方法显著提高了能源效率，能耗降低了约97%，生产时间缩短了96%。在新加坡温暖的气候条件下进行测试时，该团队与新加坡国立大学量子技术中心的Jaesuk Hwang博士合作，发现0.5cm厚的这种气凝胶材料通过向周围环境发出红外线热能，产生了2℃的降温效果，表现出良好的隔热性能，防止从周围环境中吸收热量。
Duong副教授补充道：“这些气凝胶可以降低住宅和商业建筑的能耗，特别是在当前必须要降温的热带气候条件下。”
未来的研究将集中在调整这些气凝胶以适应不同的气候条件，并扩大其应用范围，使其不仅限于建筑隔热，也能在例如液体循环管道的有效热管理至关重要的工业过程中应用。
电磁波吸收用气凝胶
在这项演示中，被灰色气凝胶屏蔽的手机的WiFi速度明显较慢，表明手机接收到的电磁波信号较弱。
现代电子设备会发出电磁波，这些电磁波会干扰附近的设备并带来健康风险，包括DNA损伤和癌症。因此，开发能有效吸收电磁波的材料，以保护人类和基础设施免受这些不利影响至关重要。应用包括增强建筑物的隐私和安全，以及保护敏感的医疗设备。
为了满足这一需求，Duong副教授的团队开发了一种可扩展的、环保的程序来生产新型气凝胶，这种气凝胶在电磁波吸收方面非常有效。该程序涉及三种主要成分的混合——碳纳米管、聚乙烯醇和羧甲基纤维素，然后进行冷冻干燥。
这种气凝胶的厚度约为3mm，与40缕头发的粗细大致相同。它表现出惊人的性能，能够吸收99.99%的电磁波能量。X波段主要用于雷达系统、天气监测和空中交通管制，在整个X波段（8.2-12.4GHz）的电磁频谱中，气凝胶始终表现出吸收90%的电磁波能量的能力。
Duong副教授补充道：“除了在X波段提供1.2-2.2GHz的宽频带吸收外，我们的气凝胶比用于电磁波吸收的现有复合材料轻约10倍。与其他复合材料不同，我们的气凝胶在使用前不需要与质量较重的聚合物填料混合。”
研究人员估计，生产一平方米厚度为1cm的这种气凝胶的成本不到100新元。这一成本远远低于其他类似商业材料的价格，后者可能从180新元到1000新元以上不等。
展望未来，该团队计划改进气凝胶的机械性能，如柔韧性，以拓宽其在各种建筑和基础设施项目中的应用。研究人员还计划进行实际测试，以充分评估气凝胶在实际场景中的对电磁波的吸收能力。
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