Ученые из Гонконга продемонстрировали новый ультрабелый керамический материал, который может значительно охлаждать здания, отражая солнечный свет и тепло на рекордно высоком уровне. Материал, вдохновленный жуками, получает свои способности благодаря своей наноструктуре, остается прочным по отношению к элементам, и его относительно легко масштабировать для производства.
Когда в наших домах становится слишком жарко, первое решение для многих людей — включить кондиционер. Это может быть эффективно, но не очень энергоэффективно, поскольку на отопление и охлаждение зданий приходится огромный процент затрат на электроэнергию. Итак, ученые исследуют способы пассивного управления внутренней температурой, и один из самых простых — просто покрасить здания и крыши в белый цвет.
Базовая физика подсказывает, что более светлые цвета поглощают меньше света, чем более темные, и поэтому остаются более холодными. В последние годы были разработаны новые ультрабелые краски, которые отражают более 95% падающего на них солнечного света, неплохо охлаждая здания. Но у этих покрытий есть свои проблемы, в том числе долговечность.
Для нового исследования ученые из Городского университета Гонконга (CityU) разработали новый охлаждающий керамический материал, который работает лучше, чем другие. Это не просто белая краска, а высокая отражательная способность материала благодаря своей наноструктуре, которая эффективно рассеивает почти весь спектр солнечного света – точно так же, как жук Cyphochilus, вдохновивший его на создание. В результате коэффициент отражения солнечной энергии составляет 99,6 %, что является рекордным показателем, а инфракрасное тепловое излучение составляет 96,5 %.
Образцы охлаждающего керамического материала, отражающие рекордно высокие 99,6% падающего на них солнечного света, охлаждающие интерьеры зданийГородской университет Гонконга
Материал изготовлен из оксида алюминия, который не только уменьшает поглощение солнечного света, но и, по словам команды, делает охлаждающую керамику более устойчивой к погодным условиям. Он противостоит разрушению под воздействием ультрафиолетового излучения, что является недостатком других пассивных охлаждающих материалов и покрытий, а также повышает скорость испарения воды с поверхности, что добавляет дополнительный эффект испарительного охлаждения. Он даже может похвастаться огнестойкостью, выдерживая температуру более 1000 °C (1832 °F).
““Прелесть охлаждающей керамики в том, что она отвечает требованиям как для высокопроизводительных PRC, так и для применения в реальных условиях. — жизненные условия», — сказал профессор Эдвин Цо Чи-ян, соавтор исследования. «Наш эксперимент показал, что применение охлаждающей керамики на крыше дома может обеспечить более чем 20%-ное сокращение потребления электроэнергии для охлаждения помещений, что подтверждает большой потенциал охлаждающей керамики в снижении зависимости людей от традиционных стратегий активного охлаждения и обеспечивает устойчивое решение для избегая перегрузки электросети, выбросов парниковых газов и городских островов тепла».
Наконец, исследователи также говорят, что этот материал можно легко производить массово, используя обычные материалы, такие как оксид алюминия, и двухэтапный процесс инверсии фазы. и спекание. И если для некоторых домов белый слишком скучен, материал, очевидно, можно изготовить в других цветах и узорах, добавив дополнительные слои.
Исследование было опубликовано в журнале Science.
