有朝一日,夜光材料会照亮我们的城市吗?

作者: Kurt Kleiner

来源: Knowable Magazine

发布日期: 2021-11-26 19:02:51

夜光材料未来可能应用于人行道、街道和建筑物,既能节约能源又能给城市降温。这种材料的历史可以追溯到1603年,意大利鞋匠文森佐·卡夏罗洛发现了一种能发光的石头。现代的持久性发光材料如铝酸锶,暴露在光照下后可发光数小时,被用于装饰、应急照明等。新一代发光材料能吸收光并重新散发,有望减少城市照明能耗,降低城市热岛效应。

有朝一日,夜光材料会照亮我们的城市吗?已经在一些自行车道上使用的持久性发光物质,未来也许可以应用于人行道、街道和建筑物。既能节约能源,又能给城市降温。大约在1603年,意大利鞋匠兼业余炼金师文森佐·卡夏罗洛在博洛尼亚附近的帕德诺山的山坡上,发现了一些特别致密的石头。他尝试熔炼这些石头,结果没有像他所希望的那样产生金、银或其他贵金属。

但在石头冷却后,卡夏罗洛发现了一些有趣的事情:如果他将熔炼产物暴露在阳光下,然后把它带入黑暗的房间中,石头会发光。这种“博洛尼亚石”是第一种人工制备的持久性发光材料。后来又有更多的发光材料出现,如今,持久性发光材料被用于装饰、应急照明、路面标记和医学成像。也许有一天,我们能用这些材料建成更凉爽、耗电更少的发光城市。

新一代发光材料可以吸收原本可能会转化为热量的光,再重新散发出去,这样就可能会为城市降温。它们还可能减少能源的使用,因为发光的人行道、发光的路标甚至发光的建筑物都可以取代一些街道照明。欧洲的一些城市已经安装了发光的自行车道,一些研究人员已经开展了使用发光涂料作为道路标识方面的研究。“这对环境更友好,”保罗·伯达尔说,他是加州伯克利的劳伦斯国家实验室的环境物理学家,现已退休。

“如果技术可以改进,我们可以使用更少的能源......这是一件值得做的事情。”博洛尼亚石是一种矿物重晶石,当时的自然哲学家对它很着迷,但从来没有什么大用途。但在20世纪90年代,化学家们开发出了新型的持久光致发光材料,例如铝酸锶,暴露在光照下后,可强烈发光数小时。这些新材料大多数会发出蓝色或绿色的光芒,但也有一些会发出黄色、红色或橙色的光芒。

这种光致发光材料的工作原理是“捕获”光子的能量,然后以低波长的形式重新发射能量。有些会瞬时发光,例如在荧光灯泡中。而另一种则被称为持久性发光材料,它们储存能量的时间更长,发射速度更慢。目前已知的发光材料有250种,其中许多还没有进行实际应用研究。皮塞洛说,有可能找到能持续更长的发光时间、更亮、拥有更多颜色的发光涂料和路面。她说:“在短期内,最好、最简单的解决方案是改进我们已有的东西。

”这包括调整材料,使它们发出更长时间、更强烈或不同颜色的光,并确保它们仍能在真实环境中有效。她补充说,从长远来看,新型改造材料的效果会更好。例如,可以研究“量子点”——一种可以发光并且已经用于生物成像的微型半导体颗粒或者钙钛矿——用于太阳能电池的材料,人们也正在研究其发光特性。

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