清華醫工所教授萬德輝（左起）帶領碩士生陳岱琪、藍品卉、博士生黃靖文研發出「超冷奈米纖維」。（清華大學提供）
圖文／鏡週刊
今年夏天全球平均氣溫創下10萬年來新高，人們紛紛躲進冷氣房或穿上涼感衣，那房子也能穿上涼感衣嗎？清華大學醫工所教授萬德輝主持的研究團隊向撒哈拉沙漠的銀蟻取經，研發出仿生材料「超冷奈米纖維」。將這種輕薄可彎曲、不易破損、抗紫外光且耐酸雨的纖維薄膜鋪在屋頂，就像是為建築穿上涼感衣，能讓室內降溫12度以上，大幅節省電費，節能減碳救地球。
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萬德輝指出，撒哈拉沙漠銀蟻可在攝氏70度以上的沙漠中生存，主要因為身上有類似稜鏡的三角形體毛，可反射大部分的陽光，同時放射紅外光，達到降溫的功效。團隊從沙漠銀蟻的體毛得到靈感，深入研究各種材料、形狀、尺寸、顏色，透過先進光學工程技術，以陶瓷材料製成直徑約數百奈米的白色纖維，可以反射97%的陽光，達到最佳降溫效果。
萬德輝帶領學生，頂著艷陽在清華校內建築樓頂進行實驗，在模型小屋屋頂鋪上超冷奈米纖維薄膜，再以紅外光熱像儀測量溫度，可發現溫度即從攝氏50度降到了29度。炎夏汽車模型內的溫度動輒飆上60度，鋪上超冷奈米纖維薄膜後，也降溫了17度。
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研究團隊發現，這種新型的陶瓷奈米纖維不僅能反射陽光，它吸入的熱能還會轉為紅外光，穿透大氣層的「大氣窗口」，輻射到極低溫的外太空，而不會蓄積在地表與大氣層內，就可以減緩溫室效應，為解決全球暖化問題帶來曙光。
萬德輝表示，超冷奈米纖維不僅可為建築物降溫，特別適用於綠建築，還可以應用在汽車、農業溫室、冷凍倉儲、大型資料中心及手機、電腦等消費性子產品，不需耗電就可以全天候散熱降溫。
這項由清華大學主導、與台大、陽明交大攜手組成團隊的研究成果今年2月登上國際頂尖期刊《Nano Today》（奈米今日），團隊目前也正為超冷奈米纖維申請12項國內外專利。
研發出白色不透明的超冷奈米纖維薄膜後，團隊進一步思考，能否研發出有類似功效、但卻像透明膠水的材料？因此再度研發出「超冷蠶絲薄膜」，塗在透明的窗戶、手機螢幕及太陽能電板上，也可以將熱能轉為紅外光輻射到外太空。
萬德輝表示，「超冷蠶絲薄膜」取自天然蠶繭，將纖維拆解後，改變微觀結構，再純化其中的絲素蛋白，就可形成均勻且透明的薄膜。經研究測試，鋪上超冷蠶絲薄膜的智慧手機可降溫攝氏5.1度，太陽能電池可降溫14度，大幅提升太陽能電池的效率及壽命。這項研究成果今年8月刊登在國際頂尖期刊《Advanced Functional Materials》（先進功能材料），並登上封面。
萬德輝團隊是國內少數專精於日間輻射冷卻材料研究的團隊，成員除清華醫工所博士生黃靖文、碩士生蔡孟廷、陳岱琪、藍品卉，還包括台大材料系特聘教授陳學禮、博士生張思偉、陳彥任，及陽明交大材料系教授柯富祥、副教授羅友杰、電機系副教授王學誠。
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