Чому Відображення тепла назад до космосу

Недовго тому інженери Stanford придумали революційний матеріал покриття, який може допомогти прохолодним будівлям навіть на сонячні дні, відображаючи тепло від них і відправляючи їх прямо в простір. Команда, під керівництвом інженера-механіка професора Шанхая Фанга та дослідника Аасвата Рамани, опублікувала результати в журналі Nature. Чи виграють інженери Нобелівської премії за свою роботу? Чому це можливо?

Як це працює? Винахід на основі ультратонкого багатошарового матеріалу, що взаємодіє з світлом, як видимим, так і невидимимимим, абсолютно новим способом.

Невидиме світло у вигляді інфрачервоного випромінювання є формою тепла, що всі предмети і живі речі виділяються. Коли ми стоїтьмо перед закритою духовкою і не доторкаємось її, тепло ми відчуваємо інфрачервоне світло. Цей невидимий світло пропонується дослідниками Stanford, щоб відправити назад в космос.

Звісно, сонячне світло серйозно нагріває будівель. Новий матеріал, що взаємодіє з випромінюванням, буде діяти як приголомшливо ефективний дзеркало, який буде відображати практично всі вхідні сонячні промені.

Робота базується на так званому фотоніціональному променевому охолодженні, який не тільки вивантажить інфрачервоне тепло всередині будівлі, але і відображає сонячне світло. В результаті з'являються охолоджені будівлі, які не вимагають кондиціонера.

«Це дуже нова і дуже проста ідея», - сказав Єли Яблонов, професор інженерії Університету Каліфорнія, Берклі та фотоніки, що веде Центр енергоефективної електроніки. Завдяки роботі професора Фанга ми зможемо використовувати радіаційне охолодження не тільки вночі, але і протягом дня, що цілком дивно.

Дослідники кажуть, що вони розробили матеріал, який буде економічно вигідним у масштабному розгортанні на даху будівлі під будівництвом. Хоча ця технологія все ще дуже молодий, це може один день привести до значного скорочення попиту електроенергії. Системи кондиціонування повітря в США для одного облікового запису близько 15% використовуваної енергії.

На практиці дослідники вважають, що це покриття може бути обприскувати на більш твердий матеріал.

Команда показала, як ви можете пасивно охолоджувати будівлі, просто надсилаючи тепло в холодну темряву простору, - сказав Нобель призерний фізик Burton Richter, професор Станфордського емериту та екс-директор дослідницького центру тепер назвав лабораторію SLAC National Accelerator.

Зігріваючи світ потребує безпровідних технологій охолодження, говорить Раман, провідний автор дослідження. «У країнах, що розвиваються, фотонне випромінювання охолодження може забезпечити охолодження без необхідності подачі електроенергії в сільській місцевості, а також значно зменшити необхідність кондиціонування в міських хмарочосах. й

Космічне вікно



Теплопровід може передаватися трьома способами: теплопровідність, конвекція та випромінювання. Теплопровідність забезпечується контактом. Тому ми не доторкнуємось до гарячих горщиків своїми руками. Конвекційні передачі тепла через переміщення рідини або повітря. Ви знаєте його від теплого повітря від відкритої печі. Радіація (випромінювання) передає тепло у вигляді інфрачервоного випромінювання, що надходить від об'єктів, але залишається невидимимим.

Перша частина поверхні інноваційного матеріалу видає інфрачервоне світло безпосередньо в простір. Ультратонке покриття було ретельно призначене для надсилання інфрачервоного світла від будівель за точно визначеною частотою, що дозволить пройти через атмосферу без нагріву повітря. Ця ключова особливість враховується через глобальне потепління.

"Тожиток цього, як якщо у нас є вікно в простір", - каже вентилятор.

Просто відправка тепла в простір недостатньо. Багатошарове покриття виступає в якості дзеркала високої продуктивності, поглинаючи 97% сонячного світла, що потрапляє на будівлю і нагріває її.

"Ми створили щось, як дзеркальна батарея", - говорить Раман.

Випромінювання та відбиття разом дозволяють фотонним радіаційним охолоджуючим матеріалом для перебування 9 градусів, ніж навколишнє повітря протягом дня. Багатошаровий матеріал товщиною 1,8 мкм, що тонше алюмінієвої фольги.

Складається з семи шарів оксиду кремнію і оксиду гафнію, що надходить над тонким шаром срібла. Ці шари не мають однакової товщини. Внутрішня структура матеріалу дозволяє випромінювати інфрачервоні промені при частоті, що дозволяє переходити в простір без обігріву повітря і будівель.

«Це фотонічний підхід дозволило нам тонко відтінити відбиття сонячного світла та інфрачервоного теплового випромінювання», – розповідає Ліньяо Жу, співавтор паперу. Дійсно, матеріал був розроблений з використанням кращих розробок нанофотоніках.

Виготовлення фотонічного охолодження випромінювання на великому масштабі вимагає розв'язання двох залишилися технічних проблем.

По-перше, потрібно вирішити, як провести тепло всередині будівлі на зовнішній поверхні. Після цього тепло буде відправлено безпосередньо в простір, але інженери повинні розібратися, як ефективно перенести тепло будівлі до покриття.

По-друге, виробництво залишається проблемою. Тепер команда Stanford має прототип, розмір піци. Але охолодження будівлі зажадає великих панелей. Дослідники кажуть, що вони будуть потрібні великі виробничі потужності, щоб зробити панелі правильні розміри.

Більш широко, команда вважає, що їх проект є першим кроком до використання холоду простору як ресурсу. Так само як сонячне світло є джерелом відновлюваної енергії сонця, холод Всесвіту може забезпечити необмежені можливості охолодження. Швидкість світла дорівнює швидкості темряви.

«Всі об'єкти, які генерують тепло, повинні злити його в теплою раковиною», - розповідає вентилятор. «Ми покладемо шлях до вивчення того, як холод Всесвіту може використовуватися як радіатор протягом дня. й

Джерело: hi-news.ru