Основной факт заключается в том, что ночью температура падает, и это может нанести ущерб посевам, оборудованию и инфраструктуре. Команда ученых создала новую пленку, которая избирательно поглощает и отражает волны инфракрасного света различной длины, чтобы эффективно сохранять тепло объектов.
Атмосфера Земли прозрачна для определенных длин волн инфракрасного излучения (то есть тепловой энергии), то есть они могут проходить через насквозь и выйти в крайний холод космоса. Это явление используется учеными, разрабатывающими системы радиационного охлаждения зданий, но именно поэтому за ночь на поверхности происходит такое резкое падение температуры.
Эти колебания температуры, а также последующие эффекты, такие как заморозки и роса, могут повредить посевы, линии электропередач и другое оборудование и инфраструктуру, оставленные незащищенными от непогоды. Для активного обогрева обычно используются обогреватели, которые потребляют энергию и могут оказывать большое воздействие на окружающую среду.
Но в новом исследовании ученые Китайской академии наук создали систему радиационного потепления, которая работает пассивно. Команда создала нанофотонную пленку, которая избирательно отражает и поглощает свет разной длины, чтобы максимизировать теплоту того, на что она наложена. Ключевым моментом является отражение длин волн в диапазоне от 8 до 14 микрометров, для которых прозрачна атмосфера, и поглощение волн в диапазонах от 5 до 8 и от 14 до 16 (диапазоны излучения).
Пленка была сделана из пяти ультратонких чередующихся слоев сульфида германия и цинка. Вместе эти материалы достигают коэффициента отражения 0,91 в прозрачном окне и коэффициента поглощения 0,7 в радиационных полосах. При испытаниях на открытом воздухе пленка успешно сохраняла температуру покрытой поверхности на 2,1 °C (3,8 °F), чем поверхность, отражающая все длины волн, и на 4,4 °C (7,9 °F) теплее, чем поверхность, поглощающая все длины волн.
Это может показаться проблемой, которую могли бы решить одеяла или другие простые покрытия, но команда утверждает, что этот метод гораздо более эффективен для защиты уязвимых поверхностей и объектов. Кроме того, если его установить на зданиях, он сможет поддерживать в них комфортную температуру в течение ночи, сэкономив при этом приличную часть счетов за электроэнергию.
Исследование было опубликовано в журнале Light: Science & Applications. .
