政大大學報

鍍膜結合甲殼素 助建物散熱減碳排

2023/12/06 22:55:30

【記者邱昭華綜合報導】「希望透過提升散熱效益,減緩地球的溫室效應。」國立清華大學與國立陽明交通大學的師生團隊攜手研發「環保材質輻射散熱薄膜及鍍膜製程」,用甲殼素作為散熱鍍膜主要材料,除提高散熱效率外,還能兼具環保。此作品11月21日於中華民國國家科學及技術委員會的記者會上發表。

傳統散熱裝置例如冷氣與風扇,皆利用熱對流的方式降低室內溫度,但往往需要消耗電力,增加碳排放,進而加劇溫室效應。 而熱輻射指的是物體本身會發射出電磁波來傳遞熱量,且不需耗費能源。團隊利用輻射散熱的原理,製作出甲殼素薄膜,並應用在鐵皮工廠或其他曝曬於太陽底下的建物屋頂,自動將室內的高溫散發出去。

圖為原理示意圖,團隊研發的鍍膜屬於紅外線放射層,可利用輻射散熱的方式,將室內的熱能傳到太空中。 圖/康皓宇提供

雖然市面上已有類似功能的鍍膜,但傳統上的材料繁多、製程複雜,所需的真空、無塵設備成本昂貴,更入許多重金屬,容易造成環境汙染。此鍍膜不僅降低製作成本,也能減少對大自然的傷害。國立清華大學動力機械工程學系教授陳玉彬補充道:「鍍膜在操作上相當方便,在開放、通風環境下通電,約五分鐘就能完成。」

此為鍍上甲殼素薄膜的樣本,鍍膜過程只需花五分鐘的時間,操作相當簡單,但配方和比例耗時三年才得以完成。 圖/康皓宇提供

此薄膜最大特色為選用甲殼素作原材料,清大動力機械工程學系學生康皓宇說:「甲殼素來自於蝦、蟹的外殼,無毒又有可分解性。」除了環境永續的考量,甲殼素的輻射散熱效果也相當顯著。大約有9%的地球長波輻射會返回太空,當中直接回到太空的輻射波段落於8至13微米之間,因此科學家稱這段輻射波段為「大氣窗」。由於甲殼素具高放射率,當該區間的輻射碰到薄膜後,會直接穿透過去並直達太空若以不銹鋼片為基板,鍍膜後可提升熱輻射放射量13倍,鍍甲殼素薄膜的樣本整日均溫較未鍍的低攝氏2.8度,最大溫差可達攝氏7.1度。

圖為甲殼素粉末,來源是蝦蟹的外殼,具無毒、可分解的特性,並易溶於弱酸的電解液中。 圖/康皓宇提供

提及現有的困境,陳玉彬說:「我們目前做出的薄膜,效果只能維持大概三個月。」他表示,三個月對於工業塗層來說相當短,希望未來能改善效期,讓鍍膜效果更持久。國立中央大學機械工程學系教授曾重仁認為,作品再利用自然界的甲殼素,符合時下的永續目標,若能克服持久性、工業製程等問題,即使價格比市售的薄膜貴一至兩成,也有一定的市場。