A CSIC kutatói olyan polimernanostruktúrát fejlesztettek, amely a napsugárzást használva hőt sugároz az űrbe, így csökkentve az épületek és járművek klímaigényét.
A Mikro- és Nanotechnológiai Intézet kutatóinak egy csoportja (IMN-CNM, CSIC) olyan nanóanyagot fejlesztett ki, amely képes a napfénynek kitett felületeket elektromos energia felhasználása nélkül lehűteni. Ez egy olyan alternatíva, amely segíthet enyhíteni a hűtés egyre növekvő energiaköltségeit, amelyek már a világ villamosenergia-fogyasztásának közel 20%-áért felelősek.
HIRDETÉS
HIRDETÉS
A kutatás, amelyet a Functional Nanoscale Devices for Energy (FINDER) csoport vezet, és amelyet a Nanophotonics folyóirat közölt, a nappali passzív radiatív hűtésen alapul. Ez a technika a Föld légkörének egy sajátosságát használja ki: az infravörös spektrumon létezik egy 8 és 13 mikrométer közötti sáv, amelyen keresztül a hő közvetlenül az űrbe távozik anélkül, hogy csapdába esne. Ha egy anyag ebben az ablakban jól sugároz, és emellett visszaveri a napsugárzást, akkor a környező levegőnél is hidegebb lehet, mindezt konnektor és kompresszor nélkül.
Egy polimer, amelynek éppen megfelelőek a tulajdonságai
A tudósok a polivinilidén-fluorid mellett döntöttek (PVDF), egy olyan polimer mellett, amely már eddig is arról volt ismert, hogy jól képes hőt kibocsátani az infravörös tartományban. Cristina Vicente, az IMN-CNM kutatója, a COOLed projekt vezetője elmagyarázza, hogy ez az anyag „olyan tulajdonságokat egyesít” amelyek ideálissá teszik: a jó hősugárzás mellett ellenáll az ultraibolya sugárzásnak, taszítja a vizet, ami öntisztuló hatást ad neki, és jól bírja a szabad ég alatti körülményeket.
A fejlődés kulcsa nem annyira magában az anyagban, mint inkább a formázás módjában rejlik. A csapat nanoporózus, anodizált alumínium-oxid sablonokba juttatta be a polimert, így háromdimenziós struktúrákat hozott létre, amelyek belső geometriáját nagy pontossággal tudják szabályozni. Ez döntő fontosságú, mivel ezeknek a hűtőanyagoknak az optikai teljesítménye a nanométeres léptékű kialakítástól függ.
A számok igazolják az ígéretet: az anyag optimalizált változata, amelyet a polimer infiltrálása után ultragyors hűtésnek vetettek alá, átlagosan a napsugárzás 82,4%-át veri vissza, és a hő 96,7%-át sugározza ki a 8–13 mikrométeres infravörös ablakban, abban a sávban, amelyen keresztül a hő az űrbe távozik.
Elméletben ez a kombináció 182,3 watt/négyzetméter hűtőképességet jelent 1 000 W/m² napsugárzás mellett. A Tres Cantosban, a tetőn végzett kísérlet, ahol a maximális napsugárzás 962 W/m² volt, a gyakorlatban is megerősítette ezt az értéket.
Majdnem 13 fokkal hűvösebb a tetőn
Az elméletet a múlt nyáron tették próbára, szabadtéri kísérletekkel az intézet tres cantosi, madridi központjának tetején. Miután az anyagot olyan ultraibolya fénnyel kezelték, amely kivilágosítja és javítja a napsugárzás visszaverését, megszülettek az eredmények: a legforróbb, száraz és napos napokon a kezelt felület akár 12,9 °C-kal is hűvösebb maradt, mint egy bevonat nélküli minta.
Maguk a kutatók is hangsúlyozzák, hogy a technológia még fejlesztés alatt áll, ugyanakkor kiemelik, hogy a gyártási folyamat viszonylag olcsó, és kompatibilis a már létező ipari eljárásokkal. Ez olyan alkalmazások előtt nyitja meg az utat, amelyek az épületek homlokzataitól és tetőitől az elektronikai eszközökön, járműveken át egészen a személyes hűtőrendszerekig terjednek, mind ugyanazzal a céllal: csökkenteni a légkondicionálástól való függést és az azzal járó kibocsátásokat.