色彩鲜艳的薄膜可为汽车和建筑提供高效的被动冷却效果
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众所周知，浅色比深色反射更多的光，这就限制了人们在气候变暖的世界里对衣服、汽车或房屋的实用色调选择。现在，科学家们受蝴蝶翅膀的启发，开发出了一种新材料，这种材料可以产生鲜艳的色彩，同时还能100%地反射照射到它们上面的光线，使它们保持凉爽。
表面的颜色来自于它所吸收和反射的特定波长光的混合。通常，颜色越深，吸收的光就越多，这些能量最终会加热材料。这就是为什么当一辆黑色汽车放在阳光下时，车内感觉比一辆白色汽车更热的原因。
但在这项新研究中，深圳大学和上海交通大学的科学家们开发出了一种完全不吸收任何光线的薄膜，同时还能产生鲜艳的颜色。这可以帮助建筑物、车辆或其他物体保持更低的温度，同时还能降低空调的成本和对环境的影响。
这项研究的首席研究员王国平说："在建筑物中，大量能源被用于制冷和通风，而电动汽车中空调的运行会使行驶里程减少一半以上。我们的冷却薄膜有助于推动能源的可持续发展和碳中和。"
薄膜结构示意图：交替含有多层二氧化钛和二氧化铝（多层），然后是一层粗糙的磨砂玻璃（无序），最后是一层银（反射器）。
这种新型薄膜之所以能发挥作用，关键在于它的纳米级结构。蝴蝶翅膀或孔雀羽毛等表面上错综复杂的图案会将特定颜色的光扩散到大面积区域，使其呈现出该颜色的外观。研究小组的薄膜由二氧化钛和二氧化铝交替层叠而成，上面是一层较厚的粗糙磨砂玻璃，具有散射光线的无序纹理。底层是由纯银制成的反射器，确保光线完全不被吸收。
通过调整各层的具体特性，研究小组制作出了呈现蓝色、黄色或无色的薄膜。然后，他们在夏季和冬季的白天，在建筑物屋顶、汽车、布料和手机上测试了不同颜色的薄膜样本，并测量了它们的温度。果然，他们发现这些薄膜的温度大大低于所贴表面的温度--冬季超过 15 °C（27 °F），夏季则高达 35 °C（63 °F）。
王说："得益于我们开发的分层结构，我们能够将被动冷却方法从无色物体扩展到有色物体，同时保持色彩性能。换句话说，我们的蓝色薄膜在很大的视角范围内看起来都是蓝色的，而且不会发热，因为它能反射所有的光线。此外，通过优化结构，还可以实现高饱和度和高亮度。"
在未来的工作中，该团队计划研究将银层换成铝，这样可以降低材料的成本，更容易制造。他们还打算优化其他性能，使其更加坚固耐用。
这项研究发表在《光学》（Optica）杂志上。
