Vật liệu làm mát thụ động mới không sử dụng năng lượng hay nước
Một nhóm các kỹ sư của Đại học Colorado Boulder đã phát triển một siêu vật liệu được sản xuất có thể mở rộng để hoạt động như một loại hệ thống điều hòa không khí cho các công trình.
Nó có khả năng làm mát các vật thể ngay cả dưới ánh sáng mặt trời trực tiếp với mức tiêu thụ năng lượng và nước bằng không.
CU Boulder hôm nay
Khi được áp dụng lên một bề mặt, màng siêu vật liệu làm mát vật thể bên dưới bằng cách phản xạ hiệu quả năng lượng mặt trời tới vào không gian đồng thời cho phép bề mặt tỏa nhiệt của chính nó trong hình thức bức xạ nhiệt hồng ngoại.
Vật liệu mới, được mô tả trong tạp chí Science, có thể cung cấp một phương tiện làm mát bổ sung thân thiện với môi trường cho các nhà máy nhiệt điện, hiện đang cần một lượng lớn nước và Điện để duy trì nhiệt độ hoạt động của máy móc của họ.
Vật liệu lai polymer-thủy tinh của các nhà nghiên cứu có độ dày chỉ 50 micromet - dày hơn một chút so với lá nhôm được tìm thấy trong nhà bếp - và có thể được sản xuất kinh tế trên các cuộn, làm cho nó một công nghệ quy mô lớn có khả năng cho cả ứng dụng dân cư và thương mại.
Xiaobo Yin, đồng giám đốc nghiên cứu và cho biết, quá trình sản xuất chi phí thấp này sẽ biến đổi cho các ứng dụng trong thế giới thực của công nghệ làm mát bức xạ này. Trợ lý giáo sư, người giữ các cuộc hẹn kép trong Khoa Kỹ thuật Cơ khí của CU Boulder và Chương trình Khoa học và Kỹ thuật Vật liệu. Yin nhận được giải thưởng giảng viên trẻ DARPA từ năm 2015.
Vật liệu này tận dụng khả năng làm mát bức xạ thụ động, quá trình các vật thể tỏa nhiệt tự nhiên dưới dạng bức xạ hồng ngoại, mà không tiêu tốn năng lượng. Bức xạ nhiệt cung cấp một số làm mát vào ban đêm tự nhiên và được sử dụng để làm mát dân cư ở một số khu vực, nhưng làm mát vào ban ngày là một thách thức nhiều hơn. Đối với một cấu trúc tiếp xúc với ánh sáng mặt trời, ngay cả một lượng nhỏ năng lượng mặt trời được hấp thụ trực tiếp cũng đủ để phủ nhận bức xạ thụ động.
Thách thức đối với các nhà nghiên cứu CU Boulder, sau đó, là tạo ra một vật liệu có thể cung cấp một cú đấm hai: phản chiếu bất kỳ tia mặt trời nào quay trở lại bầu khí quyển trong khi vẫn cung cấp một phương tiện thoát cho bức xạ hồng ngoại. Để giải quyết vấn đề này, các nhà nghiên cứu đã nhúng các kính hiển vi thủy tinh tán xạ nhưng hồng ngoại rõ ràng vào một màng polymer. Sau đó, họ đã thêm một lớp phủ bạc mỏng bên dưới để đạt được độ phản xạ quang phổ tối đa.