Труд
Автор:
Труд онлайн
Изследователи от испанския CSIC са разработили полимерна наноструктура, която излъчва топлина в космическото пространство, използвайки слънчева радиация, което потенциално може да намали зависимостта от климатизацията в сгради, превозни средства и електронни устройства.
Екип от изследователи в Института по микро- и нанотехнологии (IMN-CNM, CSIC) е разработил наноматериал, способен да охлажда изложени на слънце повърхности без използване на електроенергия – алтернатива, която би могла да облекчи нарастващите разходи за енергия за охлаждане, които вече съставляват близо 20 % от глобалното потребление на електроенергия, пише Euronews.
Изследването, ръководено от групата „Функционални наномащабни устройства за енергия“ (FINDER) и публикувано в списанието „Nanophotonics“, се основава на пасивно радиационно охлаждане през деня – техника, която използва особеност на земната атмосфера: в инфрачервения спектър има диапазон между 8 и 13 микрометра, през който топлината се излъчва директно в космоса, без да бъде задържана. Материал, който излъчва добре в този диапазон и освен това отразява слънчевата радиация, може да стане по-студен от околния въздух, без да са необходими запушалки или компресори.
Учените избраха поливинилиденфлуорид (PVDF) – полимер, вече известен със способността си да излъчва топлина в инфрачервения диапазон. Кристина Висенте, изследователка в IMN-CNM и ръководителка на проекта COOLed, обяснява, че този материал „съчетава комбинация от свойства“ , които го правят идеален: освен че излъчва топлина ефективно, той издържа на ултравиолетова радиация и отблъсква водата, което му придава самопочистващ ефект, и се справя добре с природните стихии.
Ключът към този пробив се крие не толкова в самия материал, колкото в начина, по който е бил оформен. Екипът инфилтрира полимера в нанопорести шаблони от анодизиран алуминиев оксид, създавайки триизмерни структури, чиято вътрешна геометрия могат да контролират с голяма прецизност – нещо, което е от решаващо значение, тъй като оптичните характеристики на тези охладители зависят от дизайна им в нанометров мащаб.
Цифрите потвърждават обещаващите резултати:
оптимизираната версия на материала, подложена на ултрабързо охлаждане след инфилтрацията на полимера, отразява средно 82,4% от слънчевата радиация и излъчва 96,7% от топлината в инфрачервения диапазон от 8 до 13 микрометра – обхватът, през който тази топлина се излъчва в космоса.
На хартия тази комбинация се превръща в охлаждаща мощност от 182,3 вата на квадратен метър при слънчева интензивност от 1 000 W/m². Тестът на покрива в Трес Кантос, при пикова слънчева интензивност от 962 W/m², потвърди тази стойност на място.
Теорията беше подложена на изпитание миналото лято чрез изпитания на открито на покрива на центъра в Трес Кантос, Мадрид. След като материалът беше подложен на обработка с ултравиолетова светлина, която го избелва и подобрява слънчевата му отражателна способност, резултатите показаха: в най-горещите, най-сухите и най-слънчевите дни обработената повърхност оставаше с до 12,9 °C по-хладна от проба без покритие.
Самите изследователи подчертават, че технологията все още е в процес на разработка, но изтъкват, че производственият процес е сравнително евтин и съвместим със съществуващите промишлени процеси. Това отваря вратата за приложения, вариращи от фасади и покриви на сгради до електронни устройства, превозни средства и дори лични системи за охлаждане, всички с една и съща цел: намаляване на зависимостта от климатизацията и свързаните с нея емисии.
