突破！新型车膜让汽车在烈日下自动散热

炎炎夏日，经过阳光长时间暴晒的汽车座舱往往会变成一个“大烤箱”，打开车门瞬间涌出的热浪是许多驾驶者避之不及的“痛苦”体验。为了快速降温，车载空调往往需要满负荷运转，这不仅消耗大量燃油或电量，也严重缩短了电动汽车的续航里程。

现有的降温汽车贴膜或镀膜技术，大多停留在“阻挡”外部热量进入的阶段，却对车内已经积聚的热量束手无策。近期，一种新型“零能耗”车窗薄膜技术或将为解决这一夏日出行痛点提供全新的物理学方案。

近日，韩国首尔大学（SNU）机械工程系的 Seung Hwan Ko教授团队、美国麻省理工学院（MIT）陈刚（Gang Chen）教授团队，联合现代汽车与起亚汽车的工程师团队，结合光学与纳米工程，设计出一款新型多层薄膜。

将其贴在车窗，它就可以像“隐形空调”一样，在保证高透光率的前提下持续为车厢散热，同时还不消耗任何电能。研究论文已经发表在英国皇家化学学会旗下顶级期刊《能源与环境科学》（Energy& Environmental Science）上。

被忽视的座舱“温室效应”，成了电动汽车的能耗黑洞

汽车玻璃与地球大气层在热力学原理上有些类似：二者都对短波的可见光高度透明，却对长波的热辐射（红外线）形成阻挡。阳光穿透车窗进入车厢，加热内饰、座椅、仪表盘等各种材料；这些被加热的物体随即以热辐射形式放热，但由于车窗阻挡，热量无法逸散，由此形成温室效应，使车内温度迅速升高。

在极端情况下，车内空气温度比外界环境高出20至30°C的情况相当普遍；在中东、南亚等热带地区，实测车内气温最高可突破67°C。这种高温会对车内人员安全构成直接威胁：儿童或宠物被遗忘在高温车内致死的案例并不罕见。而且还会导致内饰材料加速老化，释放苯等挥发性有机物，损害车内空气质量。

对驾驶体验而言，暴晒后的高温让驾驶员进入车内后，不得不将空调调至最强档运转，而且需要很长时间才能将车内温度降至舒适区间。过程难熬不说，还消耗了大量能源。对于已经较为普及的电动汽车而言，这一问题尤为突出，续航里程甚至会因此缩短近两成。

目前，市面上主流的汽车隔热方案主要有两种：低辐射（Low-E）涂层和传统的隔热防爆膜。Low-E涂层通常是在玻璃表面沉积一层极薄的金属（如银），以此来减少热传递；后者则通过反射或吸收部分太阳能来发挥作用。

然而，这些传统方案存在一个共同短板：它们的作用机制是“单向”的。它们确实能够部分阻挡外部太阳辐射进入车内，但对于已经穿透车窗、被车内座椅和内饰吸收并转化为热能的热量，这些薄膜往往会起到“保温罩”的反作用，无法有效散发车内已经积聚的热量。

图| Low-E涂层玻璃的构成和原理（来源：APRO）

“零能耗”黑科技：四层结构实现被动散热

为了克服这一局限，辐射制冷技术成为近年来备受学术界和产业界关注的方向。其原理在于，地球大气在波长约8至13微米的中红外范围内存在一个“大气透射窗口”，处于这一波长范围内的热辐射可以直接穿透大气层，逃逸至外太空。地球表面温度约为室温的物体，恰好在这一波段具有较强的热辐射，从而可将热量“倾倒”至宇宙空间，，从而实现无需电力的被动降温。

数百年前，中东、北非和印度等地区的人们就知道利用辐射制冷效应：在晴朗夜晚将盛水的浅槽暴露于天空，即便环境气温从未低于冰点，水也会结冰。

然而，绝大多数此前开发的辐射制冷材料都是不透明的，如白色涂料、陶瓷薄膜、金属聚合物双层膜等。这些材料可以应用于建筑屋顶、冷藏车厢外壁等场合，却无法用于需要保持良好视野的车窗。

车窗是车辆热量输入的主要通道，也是排出车内积热的潜在通道。要在保持高度透明的前提下，同时实现对太阳近红外辐射的反射和对车内热量的中红外辐射排放，在光学材料设计上是一项极具挑战性的任务。

但这次，研究人员通过精密的纳米制造技术和材料科学，成功在“透明度”与“散热性”之间找到了完美的平衡，研发出一款名为可规模化透明辐射制冷薄膜（STRC）的多层结构材料，它采用四层结构，在单一材料体系中同时实现了三种不同波段的光学功能。

首先，薄膜保持了超过70%的高可见光透过率，这满足了全球大多数国家对于汽车玻璃（尤其是前挡风玻璃）的法规要求，确保了驾驶者的视线清晰与车内采光。

由于太阳辐射中的大部分热量集中在近红外波段，该薄膜能够像镜子一样，选择性地将这部分产生热量的太阳光反射出去，从源头上减少热量输入。

对于已积累在车内的热量，STRC薄膜还有一个区别于传统隔热膜的核心功能：中红外发射。它能将车内物体散发的热量，高效地转化为中红外辐射散发到车外环境中，直接实现被动散热。

图|看到照片都感觉身上热热的（来源：Unsplash）

走出实验室：严苛的全球真车实测

为了在真实环境中验证这一技术的有效性，研究团队将 STRC薄膜安装在真实的轿车车窗上，选择了韩国、美国和巴基斯坦这三个具有不同气候特征的地区，并在夏季/冬季、车辆静止停放/动态行驶等多元场景中进行了系统性的实车性能评估。

结果显示，由于车内初始温度大幅降低，且薄膜持续被动散热，车辆启动空调后的制冷能耗减少了20%以上。

对于车友们最关心的车内温度，基于真车数据的模拟显示，在夏季暴晒环境下，配备 STRC薄膜的车辆，其座舱内部温度最高可降低6.1°C。开启空调后，车内达到人体热舒适标准所需的时间缩短了约17分钟，极大地改善了驾乘体验。

一个常被提及的疑问是：在夏季高效散热的技术，到冬季是否同样会导致车内温度过低，从而增加暖气能耗？研究团队也对此进行了严谨的季节性评估。数据显示，该薄膜在冬季确实会因红外发射产生极微小的热量流失，导致供暖需求增加约0.3%。但从全年来看，这一微小的“冬季损耗”会被夏季巨大的节能收益彻底覆盖。

研究通讯作者、首尔国立大学 Seung Hwan Ko教授也表示：“这是首次通过实验证明，透明辐射制冷技术可以有效应用于真实的车辆环境。”

助力交通脱碳，相当于抵消500万辆燃油车排放

在汽车行业加速向电动化迈进的背景下，空调系统的能耗直接关系到电动汽车（EV）的续航里程。STRC薄膜不仅能在不增加电池系统复杂性和成本的前提下延长车辆续航，更能产生巨大的宏观环保效益。

基于真实市场推演一下：美国目前约有2.8亿辆注册乘用车，每年因交通运输产生的 CO₂排放总量约为19亿吨。如果将这项技术应用于美国所有的乘用车，每年预计可减少约2,540万吨的二氧化碳排放。这一减排量，相当于直接从道路上消除了约500万辆燃油汽车。

（来源：https://doi.org/10.1039/D5EE06609C）

在 STRC的全名中，“可规模化”（Scalable）是关键词之一。论文明确强调，该薄膜的制备工艺具备大面积制造能力，可满足从单辆车辆应用到工业规模量产的需求。其潜在应用场景也并不局限于汽车行业。未来，该技术有望延伸至建筑玻璃幕墙、智能窗户等领域。在建筑节能领域，类似的透明辐射制冷窗膜若能大规模推广，对于降低夏季空调能耗、缓解城市热岛效应同样具有重要价值。

目前，该发明的发明人已提交了韩国专利申请。研究团队正在探索规模化制造技术的进一步优化、与不同车型玻璃的兼容性集成方案等。随着传感器技术和智能材料的发展，团队还计划将 STRC薄膜与自适应涂层、智能传感器进行融合，让这种不插电的“智能车窗”实现对不同季节和气候条件的动态响应，进一步提升全年综合节能效果。