在澳大利亚阿德莱德的南澳大学智能材料实验室,首席研究员 Dr. Sarah Chen 带领的团队耗时 5 年,从汽车后视镜的抗冲击材料中获得灵感,与Impacts Renewable Energy公司和查尔斯特大学(CSU)联手,最终研发出这款具有成本效益的聚光太阳能热能(CST)产品。其核心突破在于攻克了塑料基材的光学稳定性难题 —— 通过在亚克力基质中嵌入纳米级二氧化硅晶须,形成直径仅50纳米的光反射通道,使92%的入射光在1000~1600nm波长区间实现镜面反射,这一参数较传统玻璃镜的88%反射率有显著提升,尤其适合中温集热系统的波长需求。材料测试显示,在零下40℃至400℃的极端温差循环中,塑料镜的反射率衰减仅为 3.7%,而普通玻璃镜在同等条件下衰减达12%。
轻质塑料镜效果图
该项目由澳大利亚联邦政府的经济加速器(AEA)Ignite 计划资助,利用十多年来对耐用、耐候性反射涂层的研究,将制造和安装一个包含镜子的新型双模块CST演示器。
这些镜子是通过南澳大利亚大学专利技术制造的,为传统的玻璃太阳能热系统提供了一种经济实惠且易于运输的替代品。它们产生的热量可以直接应用于工业过程,也可以加热水以产生蒸汽,为涡轮机提供动力并发电。
该项目的第一阶段将建造、安装和测试两个全尺寸模型——每个模型由16块热成型和涂层面板组成。这些面板采用了由南澳大利亚大学未来工业研究所开发的多层铝二氧化硅反射涂层,通过物理气相沉积应用,以确保耐用性和最佳太阳反射率。
与需要重型基础设施来支撑易碎玻璃镜的传统太阳能热系统不同,这个新系统采用Impacts的耐用、获得专利的轻质塑料镜板,可以轻松进行扁平包装、运输和组装。目标是在100°C至400°C的温度下产生太阳能热能,非常适合食品生产、谷物和豆类干燥、消毒、太阳能海水淡化、矿区、受污染的地下水修复和废水处理等过程。
第二阶段将在 AEA 的 Innovate 计划下进行,将与主要的农业综合企业和工业合作伙伴一起进行更大规模的商业规模试点测试。澳大利亚和国际生产商已经表达了浓厚的兴趣,凸显了该技术出色的商业潜力。目前汽车行业使用的塑料镜面涂层技术的发明者、行业教授Colin Hall表示,进行此类创新的时机已经成熟。
南澳大学项目负责人玛塔·卢斯卡·简博士指出:“工业过程产生的热量占全球能源消耗的25%,占二氧化碳排放量的20%。” 研究团队表示,该项目有可能将农业综合企业和工业的可再生工艺热成本降低40%,并为澳大利亚制造业释放出口机会,标志着绿色工业的未来。