突破!新型車膜讓汽車在烈日下自動散熱

2026-04-28 | 來源: MIT科技評論 | 轉到微信 | 有0人參與評論 | 字體: 放大縮小 | 收藏 | 打印

炎炎夏日，經過陽光長時間暴曬的汽車座艙往往會變成一個“大烤箱”，打開車門瞬間湧出的熱浪是許多駕駛者避之不及的“痛苦”體驗。為了快速降溫，車載空調往往需要滿負荷運轉，這不僅消耗大量燃油或電量，也嚴重縮短了電動汽車的續航裡程。

現有的降溫汽車貼膜或鍍膜技術，大多停留在“阻擋”外部熱量進入的階段，卻對車內已經積聚的熱量束手無策。近期，一種新型“零能耗”車窗薄膜技術或將為解決這一夏日出行痛點提供全新的物理學方案。

近日，韓國首爾大學（SNU）機械工程系的 Seung Hwan Ko 教授團隊、美國麻省理工學院（MIT）陳剛（Gang Chen）教授團隊，聯合現代汽車與起亞汽車的工程師團隊，結合光學與納米工程，設計出一款新型多層薄膜。

將其貼在車窗，它就可以像“隱形空調”一樣，在保證高透光率的前提下持續為車廂散熱，同時還不消耗任何電能。研究論文已經發表在英國皇家化學學會旗下頂級期刊《能源與環境科學》（Energy & Environmental Science）上。

被忽視的座艙“溫室效應”，成了電動汽車的能耗黑洞

汽車玻璃與地球大氣層在熱力學原理上有些類似：二者都對短波的可見光高度透明，卻對長波的熱輻射（紅外線）形成阻擋。陽光穿透車窗進入車廂，加熱內飾、座椅、儀表盤等各種材料；這些被加熱的物體隨即以熱輻射形式放熱，但由於車窗阻擋，熱量無法逸散，由此形成溫室效應，使車內溫度迅速升高。

在極端情況下，車內空氣溫度比外界環境高出 20 至 30°C 的情況相當普遍；在中東、南亞等熱帶地區，實測車內氣溫最高可突破 67°C。這種高溫會對車內人員安全構成直接威脅：兒童或寵物被遺忘在高溫車內致死的案例並不罕見。而且還會導致內飾材料加速老化，釋放苯等揮發性有機物，損害車內空氣質量。

對駕駛體驗而言，暴曬後的高溫讓駕駛員進入車內後，不得不將空調調至最強檔運轉，而且需要很長時間才能將車內溫度降至舒適區間。過程難熬不說，還消耗了大量能源。對於已經較為普及的電動汽車而言，這一問題尤為突出，續航裡程甚至會因此縮短近兩成。

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目前，市面上主流的汽車隔熱方案主要有兩種：低輻射（Low-E）塗層和傳統的隔熱防爆膜。Low-E 塗層通常是在玻璃表面沉積一層極薄的金屬（如銀），以此來減少熱傳遞；後者則通過反射或吸收部分太陽能來發揮作用。

然而，這些傳統方案存在一個共同短板：它們的作用機制是“單向”的。它們確實能夠部分阻擋外部太陽輻射進入車內，但對於已經穿透車窗、被車內座椅和內飾吸收並轉化為熱能的熱量，這些薄膜往往會起到“保溫罩”的反作用，無法有效散發車內已經積聚的熱量。

圖 | Low-E 塗層玻璃的構成和原理（來源：APRO）

“零能耗”黑科技：四層結構實現被動散熱

為了克服這一局限，輻射制冷技術成為近年來備受學術界和產業界關注的方向。其原理在於，地球大氣在波長約 8 至 13 微米的中紅外范圍內存在一個“大氣透射窗口”，處於這一波長范圍內的熱輻射可以直接穿透大氣層，逃逸至外太空。地球表面溫度約為室溫的物體，恰好在這一波段具有較強的熱輻射，從而可將熱量“傾倒”至宇宙空間，，從而實現無需電力的被動降溫。

數百年前，中東、北非和印度等地區的人們就知道利用輻射制冷效應：在晴朗夜晚將盛水的淺槽暴露於天空，即便環境氣溫從未低於冰點，水也會結冰。

然而，絕大多數此前開發的輻射制冷材料都是不透明的，如白色塗料、陶瓷薄膜、金屬聚合物雙層膜等。這些材料可以應用於建築屋頂、冷藏車廂外壁等場合，卻無法用於需要保持良好視野的車窗。