پژوهشگران CSIC نانوساختار پلیمری ساختهاند که با استفاده از تابش خورشید گرما را به فضا منتقل میکند و میتواند نیاز به کولر در ساختمانها، خودروها و وسایل الکترونیکی را کاهش دهد.
یک تیم از پژوهشگران موسسه میکرو و نانوفناوری (IMN-CNM، CSIC) نانومادهای توسعه داده است که میتواند سطوح در معرض نور خورشید را بدون مصرف برق خنک کند؛ جایگزینی که میتواند هزینه روبهافزایش انرژیِ سرمایش را کاهش دهد؛ حوزهای که اکنون نزدیک به ۲۰ درصد مصرف جهانی برق را به خود اختصاص داده است.
آگهی
آگهی
این پژوهش که به سرپرستی گروه «سامانههای نانومقیاس کارکردی برای انرژی» (FINDER) انجام شده و در نشریه Nanophotonics منتشر شده است، بر پایه سردسازی تابشیِ غیرفعال در روز بنا شده؛ روشی که از یک ویژگی خاص جو زمین بهره میگیرد: در طیف فروسرخ، بازهای میان ۸ تا ۱۳ میکرومتر وجود دارد که از طریق آن گرما مستقیما به فضا میگریزد و گرفتار نمیشود. مادهای که در این پنجره به خوبی گرما را منتشر کند و در عین حال تابش خورشیدی را بازتاب دهد، میتواند بدون نیاز به برق و کمپرسور سردتر از هوای اطراف خود شود.
پلیمری با ویژگیهای دقیقا مناسب
دانشمندان روی فلوراید پلیوینیلیدن (PVDF) تمرکز کردند؛ پلیمری که پیشتر هم به دلیل توانایی بالا در انتشار گرما در محدوده فروسرخ شناخته شده بود. کریستینا بیسنته، پژوهشگر IMN-CNM و مسئول پروژه COOLed، میگوید «این ماده ترکیبی از ویژگیها را در خود دارد که آن را برای این کاربرد ایده آل میکند»؛ افزون بر انتشار خوب گرما، در برابر تابش فرابنفش مقاوم است، آب را دفع میکند که همین به آن اثر خودتمیزشونده میدهد و در برابر شرایط جوی نیز دوام بالایی دارد.
نکته کلیدی این پیشرفت بیش از آنکه در خود ماده باشد، در شیوه شکل دادن به آن است. تیم پژوهشی پلیمر را در قالبهای نانوحفرهدارِ اکسید آلومینیوم آنودایز شده نفوذ داد و به این ترتیب به ساختارهای سهبعدی دست یافت که هندسه درونی آنها را میتوان با دقت بالا کنترل کرد؛ نکتهای تعیینکننده، زیرا کارایی نوری این سردکنندهها به طراحی آنها در مقیاس نانومتری وابسته است.
ارقام این وعده را تایید میکند: نسخه بهینهشده ماده که پس از نفوذ دادن پلیمر تحت فرایند سردسازی فوقسریع قرار گرفته است، به طور متوسط 82.4 درصد تابش خورشیدی را بازتاب میدهد و 96.7 درصد گرما را در پنجره فروسرخِ 8 تا 13 میکرومتر منتشر میکند؛ همان بازهای که از طریق آن این گرما به فضا میگریزد.
در محاسبات نظری، این ترکیب به توان سردسازی 182.3 وات بر متر مربع زیر تابش خورشیدی 1,000 وات بر متر مربع تبدیل میشود. آزمایش روی بام مرکز در تِرس کانتوس، با حداکثر تابش خورشیدی 962 وات بر متر مربع، این رقم را در شرایط واقعی تایید کرد.
کاهش تقریبا 13 درجهای روی پشتبام
تابستان گذشته این نظریه به آزمون گذاشته شد و آزمایشهایی در فضای باز روی پشتبام مرکز در تِرس کانتوسِ مادرید انجام گرفت. پس از آنکه ماده در معرض فرایند تابش فرابنفش قرار گرفت؛ فرایندی که آن را سفیدتر میکند و بازتابندگی خورشیدیاش را افزایش میدهد، نتایج به دست آمد: در گرمترین، خشکترین و آفتابیترین روزها، سطح پوششدادهشده تا 12.9 درجه سانتیگراد سردتر از نمونه بدون روکش باقی ماند.
خودِ پژوهشگران تاکید میکنند که این فناوری هنوز در مرحله توسعه است اما میگویند فرایند ساخت آن نسبتا ارزان و با فرایندهای صنعتی موجود سازگار است. این موضوع راه را برای کاربردهایی از نماها و سقفهای ساختمانها گرفته تا دستگاههای الکترونیکی، خودروها و حتی سامانههای سرمایش شخصی باز میکند؛ همه با یک هدف مشترک: کاهش وابستگی به دستگاههای تهویه مطبوع و انتشارهایی که همراه آنهاست.