Изследователи от университета в Мериленд (University of Maryland) създадоха иновативно „охлаждащо стъкло“, предназначено да намали вътрешните температури без използване на електричество. Този новаторски материал функционира, като се докосва до студа на космоса.
Новата технология – микропоресто стъклено покритие, описано в статия, публикувана в списание Science, може да понижи температурата на материала под него с 3,5 градуса по Целзий по обяд и има потенциала да намали годишните въглеродни емисии на жилищна сграда с 10%, според изследователския екип, ръководен от изтъкнатия университетски професор Лянбинг Ху (Liangbing Hu) в катедрата по материалознание и инженерство.
Охлаждащ механизъм с двойна функция
Покритието работи по два начина: Първо, то отразява до 99% от слънчевата радиация, за да спре сградите да абсорбират топлина. По-интригуващото е, че излъчва топлина под формата на дълговълнова инфрачервена радиация в ледената вселена, където температурата обикновено е около -270 градуса по Целзий, или само няколко градуса над абсолютната нула.
Във феномен, известен като „радиационно охлаждане“, космосът ефективно действа като система за охлаждане на сградите. Те се възползват от новия дизайн на охлаждащото стъкло заедно с така наречения прозорец за прозрачност на атмосферата – част от електромагнитния спектър, който преминава през атмосферата, без да повишава нейната температура – за да изхвърлят големи количества топлина в безкрайното студено небе отвъд. (Същият феномен позволява на земята да се охлади, особено в ясни нощи, макар и с много по-малко интензивни емисии от тези от новото стъкло, разработено в UMD.)
Авангарден, издръжлив материал
„Това е технология, променяща правилата на играта, която опростява начина, по който поддържаме сградите хладни и енергийно ефективни“, казва асистент изследовател Синпенг Джао (Xinpeng Zhao), първият автор на изследването.
„Това може да промени начина, по който живеем и да ни помогне да се грижим по-добре за нашия дом и нашата планета.“
За разлика от предишни опити за охлаждащи покрития, новото стъкло, разработено от UMD, е екологично стабилно – способно да издържи на излагане на вода, ултравиолетова радиация, мръсотия и дори пламъци, издържайки на температури до 1000 градуса по Целзий. Стъклото може да се прилага върху различни повърхности като плочки, тухли и метал, което прави технологията приемлива за широка употреба.
Екипът използва фино смлени стъклени частици като свързващо вещество, което им позволява да избегнат полимери и да подобрят дългосрочната му издръжливост на открито, каза Zhao. Размерът на частиците е избран да увеличат максимално излъчването на инфрачервена топлина, като същевременно отразяват слънчевата светлина.
Решение за изменението на климата и глобално въздействие
Разработването на охлаждащото стъкло е в съответствие с глобалните усилия за намаляване на потреблението на енергия и борба с изменението на климата, каза Ху, посочвайки скорошни доклади, че тазгодишният Четвърти юли се е паднал в това, което може би е бил най-горещият ден в световен мащаб от 125 000 години.
„Това „охлаждащо стъкло“ е повече от нов материал – то е ключова част от решението за изменението на климата“, каза той. „Като намаляваме използването на климатици, ние правим големи стъпки към използване на по-малко енергия и намаляване на въглеродния си отпечатък. Това показва как новата технология може да ни помогне да изградим по-хладен и по-екологичен свят.“
Заедно с Ху и Джао, професорът по машинно инженерство Йелена Сребрич (Jelena Srebric) и професор Зонгфу Ю (Zongfu Yu) от катедрата по електротехника и компютърно инженерство в Университета на Уисконсин-Медисън са съавтори на това проучване, допринасяйки със своя опит съответно за спестяване на CO2 в сгради и дизайн на конструкция .
Сега екипът се фокусира върху по-нататъшни тестове и практически приложения на тяхното охлаждащо стъкло. Те са оптимисти за перспективите му за комерсиализация и са създали компанията CeraCool, за да го разширят и комерсиализират.
Източник: Scitechdaily
Справка: “A solution-processed radiative cooling glass” by Xinpeng Zhao, Tangyuan Li, Hua Xie, He Liu, Lingzhe Wang, Yurui Qu, Stephanie C. Li, Shufeng Liu, Alexandra H. Brozena, Zongfu Yu, Jelena Srebric and Liangbing Hu, 9 November 2023, Science.
