A CSIC kutatói polimer nanostruktúrát fejlesztettek, amely a napsugárzást használva hőt sugároz az űrbe, és csökkentheti a légkondicionálás iránti igényt épületekben, járművekben, elektronikai eszközökben.
A Mikro- és Nanotechnológiai Intézet kutatóinak egy csoportja (IMN-CNM, CSIC) olyan nanomateriált fejlesztett, amely képes a napsütésnek kitett felületeket elektromos energia felhasználása nélkül lehűteni, ez egy olyan alternatíva, amely enyhítheti a hűtés egyre növekvő energiaszámláját, amely már ma is a világ villamosenergia-fogyasztásának mintegy 20 százalékáért felelős.
HIRDETÉS
HIRDETÉS
A kutatás, amelyet a Functional Nanoscale Devices for Energy (FINDER) csoport vezetett, és amely a Nanophotonics folyóiratban jelent meg, a nappali passzív sugárzási hűtésen alapul, egy olyan technikán, amely a Föld légkörének egyik sajátosságát használja ki: létezik az infravörös spektrumban egy tartomány 8 és 13 mikrométer között, amelyen keresztül a hő közvetlenül az űrbe távozik anélkül, hogy csapdába esne. Egy olyan anyag, amely ebben az ablakban hatékonyan bocsátja ki a hőt és emellett visszaveri a napsugárzást, a környező levegőnél is hidegebbé válhat, mindezt hálózati áram és kompresszor nélkül.
A megfelelő tulajdonságokkal rendelkező polimer
A kutatók a polivinilidén-fluoridra (PVDF) tették a voksukat, egy olyan polimerre, amely már eddig is az infravörös tartományban történő hőkisugárzási képességével tűnt ki. Cristina Vicente, az IMN-CNM kutatója, a COOLed projekt vezetője elmondta, hogy ez az anyag „olyan tulajdonságokat egyesít magában”, amelyek ideálissá teszik: a jó hőleadás mellett ellenáll az ultraibolya sugárzásnak, taszítja a vizet, ami öntisztító hatást eredményez, és jól viseli a szabad ég alatti körülményeket.
Az áttörés kulcsa nem annyira magában az anyagban, mint inkább abban rejlik, ahogyan formára alakították. A csapat a polimert nanoporózus, anódos alumínium-oxidból készült sablonokba juttatta be, így olyan háromdimenziós struktúrákat hozott létre, amelyek belső geometriáját nagy pontossággal tudják szabályozni, ami meghatározó, mivel ezeknek a hűtőbevonatoknak az optikai teljesítménye a nanométeres léptékű tervezéstől függ.
A számok is alátámasztják az ígéretet: az anyag optimalizált változata, amelyet a polimer bejuttatása után ultragyors hűtéssel kezeltek, átlagosan a napsugárzás 82,4%-át veri vissza, és a hő 96,7%-át sugározza ki a 8 és 13 mikrométer közötti infravörös ablakban, abban a tartományban, amelyen keresztül a hő az űrbe távozik.
Elméletben ez a kombináció 182,3 watt négyzetméterenkénti hűtési kapacitást jelent 1 000 W/m² napsugárzás mellett. A Tres Cantos-i tetőn végzett kísérlet, amelynél 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 mérésekkel a központ Tres Cantosban, Madridban található tetőteraszán. Miután az anyagot olyan ultraibolya fénykezelésnek vetették alá, amely kivilágosítja és javítja a napsugárzás visszaverését, megérkeztek az eredmények: a legforróbb, száraz, napos napokon a kezelt felület akár 12,9°C-kal is hidegebb maradt, mint a bevonat nélküli minta.
Maguk a kutatók hangsúlyozzák, hogy a technológia még fejlesztés alatt áll, ugyanakkor kiemelik, hogy az előállítási folyamat viszonylag olcsó, és összeegyeztethető a már meglévő ipari eljárásokkal. Ez megnyitja az utat olyan alkalmazások előtt, amelyek a homlokzatoktól és épülettetőktől kezdve az elektronikai eszközökön, járműveken át egészen a személyes hűtőrendszerekig terjednek, mind ugyanazzal a céllal: csökkenteni a légkondicionálástól való függést és az azzal együtt járó kibocsátásokat.