日常生活中,玻璃容器是隨手可得的物件。然而,基於其商業價值較低,大部分廢棄玻璃容器最終難逃被送往堆填的命運。以香港為例,每年就有約8萬噸難以分解的玻璃被埋於堆填區。

幸好,香港中文大學(中大)一個研究團隊重新善用這些被遺忘的廢棄玻璃,開發出「可規模化輻射製冷塗料」。這項突破性的發明,其最大的潛力是在無需消耗能源下輔助建築物降溫,研究團隊更憑此發明在 2023 年日內瓦國際發明展上榮獲銀獎。

發明在 2023 年日內瓦國際發明展上榮獲銀獎。

這研究項目由中大機械與自動化工程學系陳淳教授領導,旨在探索善用回收玻璃的新途徑。陳教授解釋說,團隊在之前的研究中已經發現玻璃微球(glass bubbles)可用來製造製冷塗料,繼而啟發他們研究製作更環保的塗料:「所以我們就想:『為什麼不使用更環保的回收玻璃呢?』」

以廢棄玻璃製成製冷塗料

陳教授說,塗料是由特定的聚合物和其他材料混合而成,包括精心製造的玻璃微粒碎片。具特定尺寸和形狀的玻璃微粒能有效地反射太陽輻射,而特定的聚合物可通過輻射傳熱,將熱量透過大氣窗口傳送到溫度僅為3開爾文(3 kelvin,即攝氏-270度)的外太空,令塗料具降溫的效果。

團隊開發的塗料外觀與普通白色油漆相似。

混合玻璃微粒碎片、聚合物及其他材料製造冷卻塗料看似容易,但陳教授表示,研究的挑戰性在於需要投入時間及精力去開發最好的塗料配方,以符合實際應用的要求。

團隊開發的塗料外觀與普通白色油漆相似,但應用效果立竿見影。 研究團隊進行了一項實驗,將兩個由混凝土製成的建築模型暴露在猛烈陽光下,模型內放置溫度計監測溫度。表面塗有冷卻塗料的模型,其內部溫度比沒有任何塗層的低約攝氏5度、模型頂部表面溫度更低約攝氏20度。「實驗結果證明了這種塗料的效果,但在實際建築物中,其降溫效果仍需進一步測試研究。」陳教授說。

在實驗中,表面塗有冷卻塗料的模型,其內部溫度比沒有任何塗層的低約攝氏5度。

克服挑戰以擴闊應用空間

實驗結果令人鼓舞,但陳教授強調,要顯著降低建築物室內溫度甚具挑戰性:「如果建築牆體結構的保溫性能不佳,室內將難以維持於低溫水平,另外空氣滲透或自然通風也會拉近室內及室外的溫度。」

他補充:「在一些冷負荷較高的建築物,例如香港的商業高層建築,內部發熱量因用戶、照明及設備而高企,冷卻作用所帶來的能源節省比率未必會十分顯著。以回收玻璃所造的製冷塗料無法取代現有的電力空調系統,但它可以輔助建築物降溫。我們認為這項技術可能更適合於工業應用。」

(左起)陳海鋒、陳淳教授、于鑫賢博士、肖璨。

陳教授認為團隊的研究能獲得國際認可是一個好的開始,但他承認仍需要下很多工夫去優化該技術,「如何將質量參差不齊的回收玻璃穩定地製成具質量的輻射製冷塗料,仍需要很多研發工作。」

陳教授續說﹕「但我們相信,隨著進一步的研究和發展,製冷塗料有潛力被廣泛地應用於常見的建築材料中,從而可以大量使用回收玻璃,減少廢棄玻璃的堆填,實現變廢為寶,令更多建築物能以更少的電力去降溫,從而減少能源消耗。」