Общеизвестно что более светлые цвета отражают больше света, чем более темные, что может ограничить практический выбор палитры для вашей одежды, автомобиля или дома в жарком мире. Теперь ученые разработали новый материал, вдохновленный крыльями бабочки, который может создавать яркие цвета, отражая 100 % падающего на них света, чтобы сохранять прохладу.
Цвет поверхности зависит от определенного сочетания длин волн света, которые она поглощает и отражает. Обычно чем темнее цвет, тем больше света поглощается, и эта энергия нагревает материал. Вот почему в салоне черной машины жарче, чем в белой, когда обе машины оставлены на солнце.
Но для нового исследования ученые из Шэньчжэньского университета и Шанхайского университета Цзяо Тонг разработали пленку, которая вообще не поглощает свет, но при этом воспроизводит яркие цвета. Это может помочь значительно снизить температуру в здании, транспортном средстве или другом объекте, а также снизить затраты на кондиционирование воздуха и его воздействие на окружающую среду.
«В зданиях большое количество энергии используется для охлаждения и вентиляции, а также для работы Кондиционер в электромобилях может сократить запас хода более чем наполовину», — сказал Го Пин Ван, ведущий исследователь исследования. «Наши охлаждающие пленки могут способствовать повышению энергоэффективности и углеродной нейтральности».
Диаграмма, иллюстрирующая структуру пленки, содержащий чередующиеся слои диоксида титана и диоксида алюминия (многослойные), за которыми следует слой грубого матового стекла (беспорядок) и, наконец, слой серебра (отражатель) Ванлинь Ван, Шэньчжэньский университет
Ключом к возможностям новой пленки является ее наноразмерная структура. Замысловатые узоры на поверхностях, такие как крылья бабочки или перья павлина, рассеивают определенные цвета света на большой площади, придавая им вид этого цвета. Пленка команды состояла из чередующихся слоев диоксида титана и диоксида алюминия поверх более толстого слоя грубого матового стекла с неупорядоченной текстурой, рассеивающей свет. Нижний слой представляет собой отражатель из чистого серебра, полностью исключающий поглощение света.
Настраивая определенные свойства слоев, команда создала пленки, которые казались синими, желтыми или бесцветными. Затем они протестировали образцы разноцветных пленок на крышах зданий, автомобилях, ткани и сотовых телефонах в течение дня как летом, так и зимой, и измерили их температуру. И действительно, они обнаружили, что пленки оставались значительно холоднее, чем поверхности, на которые они были помещены: более 15 °C (27 °F) зимой и колоссальные 35 °C (63 °F) летом.
«Благодаря разработанной нами многослойной структуре мы смогли расширить метод пассивного охлаждения от бесцветных объектов до цветных, сохранив при этом цветопередачу», — сказал Ван. «Другими словами, наша голубая пленка выглядит синей в широком диапазоне углов обзора и не нагревается, поскольку отражает весь свет. Кроме того, за счет оптимизации структуры можно добиться высокой насыщенности и яркости».
В будущем команда планирует исследовать замену серебряного слоя на алюминий, что сделает материал менее дорогим и простым в производстве. . Они также намерены оптимизировать другие свойства, чтобы сделать его более надежным.
Исследование было опубликовано в журнале Optica.
