逍遥右脑 2018-12-01 21:49
自十九世纪问世以来，传统的白炽灯泡为人类带来巨大益处；然而近年来，由于其能源效率极低，人类开始逐渐淘汰白炽灯，青睐更为环保的产品。不过，局面或许终有一日能得到扭转。美国科学家研制出了一种新型白炽灯泡，能够高效地回收光。研究人员表示，如果这种技术能够实现其潜能，那么它将比如今的常见节能灯更加省电，包括紧凑型荧光灯和发光二极管(LED)灯泡。
白炽灯的工作原理是：将细金属丝(通常是钨)加热至约2,700摄氏度的极高温度，热量使得金属丝发出可见光，同时产生大量不可见的多余辐射(包括红外线)。这意味着，白炽灯会浪费95%以上的能量，其中绝大多数转化为热。因此，节能灯日渐增长，取代了白炽灯。
但假如我们能将这些多余的热量和能量利用起来呢？这正是麻省理工学院的研究人员所做的事，他们发明了两阶段的“光回收”白炽灯。第一阶段和传统方法无异；但在第二阶段中，研究人员在灯丝附近放置了一种结构。该结构由光子晶体的一种形式制成，它能够捕捉多余的辐射，并将它们反射回灯丝，使它们被重新吸收、重新作为可见光发出。
研究人员的挑战在于寻找适当的材料，它需要既能反射红外辐射、又能通过可见光。他们的关键进展在于设计出一种光子结构，这种结构既能传输可见光、又能反射多种角度的红外线。常见的光子过滤器通常只能处理单一的入射角，而他们则需要扩展至所有角度。
研究人员所研制出的纳米光子干预系统将传统白炽灯泡的能源效率提升了几乎3倍，从原来的2%-3%提升至了6.6%。尽管这尚不如紧凑型荧光灯(7%-13%)和LED灯(5%-13%)，但他们相信这项技术的未来前景可达40%。也就是说，白炽灯泡或许终有一日能回归超市货架。
但在那天到来之前，我们仍旧应该使用如今的节能灯，正如研究人员所说：
LED灯是好东西，人们应该购买它们。然而，理解“光和热”的这些基本性质非常重要。