В глобален мащаб средната температура се повишава – свидетели сме на нови температурни рекорди и все по-продължителни жеги.

Използването на енергоемките климатици в такива дни води до висок разход на електроенергия и съответно по-висок въглероден отпечатък.

На последните Олимпийски игри в Париж например спортистите бяха предупредени, че климатици в стаите няма да има. Причината – стремежът това да са най-зелените Олимпийски игри.

Липсата на охлаждане в спалните помощения обаче доведе до протести от страна на някои участници в игрите.

Имат ли алтернатива климатиците?

 

Учени са установили, че цветен, течен кристал осигурява радиационно охлаждане, без външно захранване, сподели TechXplore. Нарича се радиационно, защото излъчва топлина.

Технологията е разработена от д-р Джин Гу Канг и неговият екип в Центъра за изследване на нанофотоника към Корейския институт за наука и технологии (KIST). Изследването е публикувано в Chemical Engineering Journal.

Снимка: TechXplore

Традиционно е прието, че има 3 агрегатни състояния на материята – твърдо, течно и газообразно. Учените обаче откриват, че техният брой е доста по-голям.

Течните кристали, които изследователите използват в охлаждащия материал, са едно от тези състояния на материята. При определени температури те могат да текат като течности, но имат свойства и на твърдите тела, защото техните молекули са подредени.

Радиационното охлаждане освобождава инфрачервено лъчение като топлина през атмосферния прозорец и по този начин намалява температурите. Атмосферният прозорец е област от електромагнитния спектър, която може да премине през атмосферата на Земята. Един от основните е именно инфрачервеното лъчение.

Методът е успял да привлече вниманието на учените като следващо поколение екологична технология за охлаждане, която може да допълни енергоемките климатици.

Как работят радиационните охлаждащи материали?

 

Стандартните радиационни охлаждащи материали за употреба през деня са оцветени в бяло, за да се увеличи рефлективността на покритието и да се намали абсорбцията на слънчева светлина и съответно загряването на материалите от слънчевите лъчи.

Снимка: iStock

Това осигурява добро охлаждане, но има недостатъка, че не може да се използва в сгради или превозни средства, които изискват естетика, от към прилагането на множество цветове.

Ето защо, разработването на цветни охлаждащи материали, които могат да отговарят на охлаждането и естетиката едновременно, наскоро привлече вниманието на учените.

Досега цветните радиационни охлаждащи материали използваха абсорбция на светлина, за да произведат цвят, което води до ниско температурно понижаване. Алтернативните цветни материали под формата на фотонни кристали използват отразяване на светлината. Те имат отлични характеристики на охлаждане, но са ограничени в реализирането на различни цветове.

Къде е приложима новата технология?

Екипът на д-р Джин Гу Канг реши този проблем като изработи огънати спирални течни фотонни кристали. Течният кристал (LC242), използван в това изследване, е не само материал, който намалява температурата си чрез радиационно охлаждане, но също така образува цветни фотонни кристали чрез своята периодична структура, когато са подравнени в спирала.

Изследователите са използвали специален процес на центрофугиране, за да огънат тези цветни фотонни кристали, което води до ярки цветове за разлика от конвенционалните фотонни кристали, които имат различни цветове в зависимост от ъгъла.

Чрез комбиниране на произведения материал – с радиационно охлаждане с прозрачен слой отгоре и метален слой отдолу, екипът успя да постигне температура от около 30,8° по-ниска от стандартна боя със същия цвят. А в сравнение с атмосферния въздух в средата на деня постигнатата температура е с около 3,1° по-ниска, казаха изследователите.

Снимка: iStock

Материалът може да се прилага отвън на сгради и превозни средства, където естетиката е съображение, за да се намалят разходите за климатизация. Може също да се прилагат и за охлаждане без необходимост от електричество в оборудване за отдих на открито и военни палатки.

„Оцветеният течен кристален материал с радиационно охлаждане, разработен в това проучване, може бързо да бъде произведен чрез евтин и прост процес на центрофугиране. Ако широкомащабната комерсиализация на тази технология е успешна, тя би могла да се използва за охлаждане на широк спектър от области в бъдеще“, коментира д-р Джин Гу Канг. 

Продължи да четеш