Naukowcy i inżynierowie Columbia University School of Engineering and Applied Science opracowali nową, polimerową powłokę, która może zrewolucjonizować metody chłodzenia budynków. Jak pisze w najnowszym numerze czasopismo „Science”, powłoka jest porowata, zawiera puste przestrzenie w nano i mikroskali, bardzo skutecznie odbija padające na nią promieniowanie słoneczne i spontanicznie wypromieniowuje energię cieplną z powierzchni, którą pokrywa.

Badacze z Nowego Jorku przekonują, że w obliczu zjawisk towarzyszących ociepleniu klimatu, wszelkie  technologie, które mogą choć w części złagodzić skutki upałów, są bardzo potrzebne. Ich metoda może nie tylko pomóc obniżyć zużycie energii i koszty klimatyzacji w krajach rozwiniętych, ale też pomóc mieszkańcom biedniejszych krajów, którzy na klimatyzację wciąż nie mogą liczyć.

Polimer PDRC w pełnym słońcu bardzo skutecznie odbija promieniowanie i wypromieniowuje energię cieplną /Jyotirmoy Mandal/Columbia Engineering /Materiały prasowe

Kluczem jest stworzenie powierzchni typu PDRC (passive daytime radiative cooling), która spontanicznie chłodzi się skutecznie odbijając się promieniowanie słoneczne i wypromieniowując ciepło do chłodniejszej atmosfery. Tworzenie takich powierzchni jest trudne, dotychczasowe projekty były zwykle skomplikowane i kosztowne, często też nie można było myśleć o zastosowaniu ich na powierzchniach dachów i ścian budynków o rożnych kształtach. Jedynym powszechnym rozwiązaniem było do tej pory stosowanie białych farb, ze względu na fakt, że ich barwniki pochłaniają promieniowanie UV i nie odbijają dość skutecznie fal świetlnych o większej długości ich skuteczność była mocno ograniczona.

Obraz z kamery termowizyjnej pokazujący, że pokryta polimerem PDRC powierzchnia ma w słońcu znacznie niższą temperaturę, nież sąsiednia ściana. /Jyotirmoy Mandal/Columbia Engineering /Materiały prasowe

Rozwiązanie zaproponowane przez badaczy z Columbia Engineering ma przełomowy charakter, to polimer, który po wyschnięciu przyjmuje całkowicie białą barwę nie z powodu barwnika, którego tam nie ma, ale ze względu na porowatą strukturę, która wyjątkowo skutecznie odbija i rozprasza padające nań promieniowanie słoneczne, w pełnym zakresie częstotliwości, od podczerwieni, po ultrafiolet. Dodatkowo jeszcze materiał spontanicznie wypromieniowuje ciepło z podłoża. Polimer jest łatwy do aplikacji, można nim pokryć, jak farbą, niemal dowolne powierzchnie.

Testy prowadzone w różnych warunkach klimatycznych pokazały, że polimer sprawdza się praktycznie w każdych z nich, pokryte nim powierzchnie miały temperaturę przeciętnie o 6 stopni Celsjusza niższą od otoczenia w suchym, pustynnym klimacie Arizony i były przeciętnie o 3 stopnie Celsjusza chłodniejsze w wilgotnym, tropikalnym klimacie Bangladeszu. Fakt, że chłodzący efekt widać zarówno w pustynnych, jak i tropikalnych warunkach, bez żadnej dodatkowej osłony termicznej czy zacienienia, potwierdza dużą użyteczność naszej powłoki – podkreśla jeden ze współautorów pracy, Yuan Yang. Autorzy twierdzą, że chłodzące własności ich powłoki można zachować nawet jeśli doda się do niej barwniki, to oznacza, że bielsza powierzchnia… wcale nie musi być całkiem biała.

Autorzy pracy podkreślają, że do tworzenia tych powłok można użyć różnych polimerów, uwzględniając wszelkie czynniki związane z ochroną środowiska. technologia jest na tyle prosta, że można ją będzie modyfikować i prawdopodobnie stworzyć powierzchnie o jeszcze bardziej wyrafinowanych własnościach. Przy okazji udało im się odkryć sposób tworzenia białych powierzchni, bez kosztownych białych pigmentów, na podobnej zasadzie, na jakiej powstaje biel śniegu.

 

 

 

Źródło: rmf24, PhysOrg, https://phys.org/news/2018-09-polymer-coating-cools.html