Ερευνητές του ισπανικού Εθνικού Συμβουλίου Έρευνας (CSIC) ανέπτυξαν μια πολυμερική νανοδομή που αποβάλλει θερμότητα προς το Διάστημα μέσω της ηλιακής ακτινοβολίας, ανοίγοντας τον δρόμο για τη μείωση της εξάρτησης από τα κλιματιστικά σε κτίρια, οχήματα και ηλεκτρονικές συσκευές.
Ομάδα ερευνητών από το Ινστιτούτο Μικρο- και Νανοτεχνολογίας (IMN-CNM) του CSIC δημιούργησε ένα νανοϋλικό που μπορεί να ψύχει επιφάνειες οι οποίες εκτίθενται στον ήλιο, χωρίς να απαιτείται ηλεκτρική ενέργεια. Πρόκειται για μια εναλλακτική τεχνολογία που θα μπορούσε να περιορίσει το ολοένα αυξανόμενο ενεργειακό κόστος της ψύξης, η οποία ήδη αντιστοιχεί σχεδόν στο 20% της παγκόσμιας κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας.
Η έρευνα, που πραγματοποιήθηκε από την ομάδα Functional Nanoscale Devices for Energy (FINDER) και δημοσιεύθηκε στο επιστημονικό περιοδικό Nanophotonics, βασίζεται στην παθητική ακτινοβολούμενη ψύξη κατά τη διάρκεια της ημέρας. Η τεχνική αξιοποιεί μια ιδιαιτερότητα της ατμόσφαιρας της Γης: υπάρχει ένα τμήμα του υπέρυθρου φάσματος, μεταξύ 8 και 13 μικρομέτρων, μέσα από το οποίο η θερμότητα μπορεί να διαφύγει απευθείας προς το Διάστημα χωρίς να παγιδεύεται.
ΔΙΑΒΑΣΤΕ ΕΠΙΣΗΣ
Ένα υλικό που εκπέμπει αποτελεσματικά θερμότητα σε αυτό το συγκεκριμένο «παράθυρο» και ταυτόχρονα αντανακλά την ηλιακή ακτινοβολία μπορεί να καταλήξει να έχει χαμηλότερη θερμοκρασία από τον περιβάλλοντα αέρα, χωρίς να χρειάζεται πρίζα, συμπιεστή ή άλλη ηλεκτρική συσκευή.
Ένα πολυμερές με τις κατάλληλες ιδιότητες
Οι επιστήμονες επέλεξαν το πολυβινυλιδενοφθορίδιο (PVDF), ένα πολυμερές που είναι ήδη γνωστό για την ικανότητά του να εκπέμπει θερμότητα στην υπέρυθρη ακτινοβολία.
Η Cristina Vicente, ερευνήτρια στο IMN-CNM και επικεφαλής του προγράμματος COOLed, εξηγεί ότι το συγκεκριμένο υλικό «συνδυάζει μια σειρά ιδιοτήτων» που το καθιστούν ιδανικό για την εφαρμογή. Εκτός από την αποτελεσματική εκπομπή θερμότητας, αντέχει στην υπεριώδη ακτινοβολία και απωθεί το νερό, γεγονός που του προσδίδει ιδιότητες αυτοκαθαρισμού, ενώ παράλληλα παρουσιάζει καλή αντοχή στις καιρικές συνθήκες.
Το σημαντικότερο στοιχείο της εξέλιξης, ωστόσο, δεν βρίσκεται τόσο στο ίδιο το υλικό όσο στον τρόπο με τον οποίο διαμορφώθηκε.
Η ερευνητική ομάδα εισήγαγε το πολυμερές σε νανοπορώδη καλούπια από ανοδιωμένο οξείδιο του αλουμινίου, δημιουργώντας τρισδιάστατες δομές των οποίων η εσωτερική γεωμετρία μπορεί να ελεγχθεί με πολύ μεγάλη ακρίβεια. Αυτό είναι κρίσιμο, καθώς η οπτική απόδοση των υλικών ψύξης εξαρτάται από τον σχεδιασμό τους σε κλίμακα νανομέτρων.
Αντανακλά το 82,4% της ηλιακής ακτινοβολίας
Τα αποτελέσματα ενισχύουν τις προσδοκίες για την τεχνολογία. Η βελτιστοποιημένη εκδοχή του υλικού, η οποία υποβλήθηκε σε εξαιρετικά ταχεία ψύξη μετά την εισχώρηση του πολυμερούς, αντανακλά κατά μέσο όρο το 82,4% της ηλιακής ακτινοβολίας και εκπέμπει το 96,7% της θερμότητας στο υπέρυθρο «παράθυρο» των 8 έως 13 μικρομέτρων, μέσω του οποίου η θερμότητα μπορεί να διαφύγει στο Διάστημα.
Σε θεωρητικό επίπεδο, ο συνδυασμός αυτών των ιδιοτήτων μεταφράζεται σε ικανότητα ψύξης 182,3 watt ανά τετραγωνικό μέτρο, υπό ηλιακή ακτινοβολία 1.000 W/m².
Οι δοκιμές στην οροφή του ερευνητικού κέντρου στο Tres Cantos της Μαδρίτης, όπου η μέγιστη ηλιακή ακτινοβολία έφτασε τα 962 W/m², επιβεβαίωσαν τα αποτελέσματα και σε πραγματικές συνθήκες.
Έως και 12,9 βαθμούς χαμηλότερη θερμοκρασία
Η θεωρία δοκιμάστηκε το περασμένο καλοκαίρι με υπαίθριες δοκιμές στην οροφή του ερευνητικού κέντρου στο Tres Cantos.
Αφού το υλικό υποβλήθηκε σε επεξεργασία με υπεριώδες φως, η οποία του προσδίδει λευκό χρώμα και βελτιώνει την ανάκλαση της ηλιακής ακτινοβολίας, καταγράφηκαν εντυπωσιακά αποτελέσματα.
Τις πιο ζεστές, ξηρές και ηλιόλουστες ημέρες, η επεξεργασμένη επιφάνεια παρέμεινε έως και 12,9 βαθμούς Κελσίου πιο δροσερή σε σχέση με ένα αντίστοιχο δείγμα χωρίς την ειδική επίστρωση.
Οι ίδιοι οι ερευνητές υπογραμμίζουν ότι η τεχνολογία βρίσκεται ακόμη σε στάδιο ανάπτυξης. Ωστόσο, επισημαίνουν ότι η διαδικασία παραγωγής είναι σχετικά οικονομική και μπορεί να ενσωματωθεί σε υφιστάμενες βιομηχανικές διαδικασίες.
Αυτό ανοίγει τον δρόμο για εφαρμογές που εκτείνονται από τις προσόψεις και τις οροφές κτιρίων έως ηλεκτρονικές συσκευές, οχήματα, ακόμη και συστήματα προσωπικής ψύξης, με έναν κοινό στόχο: τη μείωση της εξάρτησης από τα κλιματιστικά και των εκπομπών που συνδέονται με τη λειτουργία τους.
πηγή: euronews
