Ένας νέος τρόπος για να δροσιστείτε
Οι λαμπερές λευκές στέγες χρησιμοποιούνται για να αντανακλούν το φως του ήλιου και τα δροσερά σπίτια από την αρχαιότητα στην Ελλάδα. Τώρα, ερευνητές στην Καλιφόρνια έχουν προσθέσει μια σύγχρονη περιστροφή στη στρατηγική. Δημιούργησαν μια νέα επίστρωση πολλαπλών στρώσεων που ψύχεται χρησιμοποιώντας μια διάτρηση ενός-δύο. Πρώτον, αντανακλά σχεδόν όλη την εισερχόμενη ενέργεια στο ηλιακό φως. Δεύτερον, απορροφά θερμότητα (ας πούμε, από ένα κτίριο κάτω) και την εκπέμπει μακριά χωρίς να θερμαίνει τον κοντινό αέρα. Επειδή η νέα τεχνολογία δεν απαιτεί ηλεκτρική ενέργεια, θα μπορούσε να μειώσει το κόστος των κλιματιστικών κτιρίων—μια εφαρμογή που καταναλώνει σχεδόν το 15% του συνόλου της ηλεκτρικής ενέργειας που χρησιμοποιείται στις Ηνωμένες Πολιτείες.
Το πρώτο μέρος της νέας τεχνολογίας ψύξης, που αντανακλάται, είναι εύκολο να κατανοηθεί:Απλώς κοιτάξτε στον καθρέφτη. Το δεύτερο μέρος, που εκπέμπει θερμότητα, είναι λιγότερο διαισθητικό. Τα κτίρια, τα δέντρα και οι άνθρωποι ακτινοβολούν θερμότητα με τη μορφή υπέρυθρου φωτός - την απόκοσμη λάμψη που βλέπετε στα γυαλιά νυχτερινής όρασης. Συνήθως αυτή η υπέρυθρη ακτινοβολία εμφανίζεται σε ένα ευρύ φάσμα μηκών κύματος μεταξύ 6 και 30 μικρομέτρων. Επειδή τα μόρια στον αέρα μπορούν να απορροφήσουν στην κορυφή και στο κάτω μέρος αυτού του εύρους, η ακτινοβολία θερμαίνει το περιβάλλον του. Μήκη κύματος μεταξύ 8 και 13 μικρομέτρων, ωστόσο, περνούν απευθείας μέσω του αέρα στην ψυχρή απεραντοσύνη του διαστήματος.
Έτσι, οι ερευνητές με επικεφαλής τον Shanhui Fan, έναν ηλεκτρολόγο μηχανικό στο Πανεπιστήμιο Stanford στο Palo Alto της Καλιφόρνια, ξεκίνησαν να δημιουργήσουν μια επικάλυψη με καθρέφτη που ήταν επίσης καλή στην ακτινοβολία ενέργειας σε μεγάλα μήκη κύματος. "Δεν υπάρχει φυσικό υλικό που να αντανακλά τα ηλιακά μήκη κύματος, αλλά να είναι επίσης ακτινοβόλο σε θερμικά μήκη κύματος" ακριβώς το σωστό μήκος για να ξεφύγει από την ατμόσφαιρα, λέει.
Για να σχεδιάσουν ένα τέτοιο υλικό, ο Fan και η ομάδα του δημιούργησαν μια στοίβα επτά στρωμάτων από εναλλασσόμενο διοξείδιο του πυριτίου (SiO2 ) και διοξείδιο του αφνίου (HfO2 ). Μεγάλωσαν τα στρώματα πάνω από μια γκοφρέτα πυριτίου στο μέγεθος μιας πλάκας πίτας, στην κορυφή της οποίας υπήρχε ένα λεπτό στρώμα ασημιού που λειτουργούσε ως αρχικός καλός ανακλαστήρας. Τα πρώτα τέσσερα στρώματα του SiO2 και HfO2 ήταν εξαιρετικά λεπτά και σχεδιασμένα να αντανακλούν σχεδόν όλο το εισερχόμενο φως που δεν αντανακλάται από το ασήμι. Μαζί αυτά τα πέντε στρώματα αντανακλούσαν το 97% της εισερχόμενης ενέργειας. Τα τρία πάνω στρώματα—δύο παχύτερα SiO2 στρώματα που χωρίζονται από ένα παχύ HfO2 στρώμα—έδρασε ως καλοριφέρ, απορροφώντας θερμότητα από κάτω και εκπέμποντας εκ νέου την ενέργεια σε μήκη κύματος μεταξύ 8 και 13 μικρομέτρων. Σε διάφορες δοκιμές, η επίστρωση ψύχθηκε τις επιφάνειες κάτω από αυτήν κατά 5°C, ακόμη και σε πλήρη ηλιακή ακτινοβολία, ο Fan και η ομάδα του αναφέρουν διαδικτυακά σήμερα στο Nature .
Ο Fan σημειώνει ότι σχεδόν όλες οι ενεργειακές τεχνολογίες λειτουργούν μεταφέροντας τη θερμότητα από ένα ζεστό μέρος σε ένα κρύο. Στην περίπτωση της επίστρωσης, λέει, ο χώρος απόρριψης είναι το διάστημα—ένα μέρος εύκολα προσβάσιμο από οπουδήποτε στη Γη.
«Αυτή είναι μια πολύ νέα και απλή ιδέα», λέει ο Eli Yablonovitch, μηχανικός φωτονικής στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Μπέρκλεϋ. Αλλά αν η επίστρωση μπορεί να εφαρμοστεί αρκετά φθηνά σε μεγάλες επιφάνειες μένει να αποδειχθεί. Ο Fan λέει ότι η υπάρχουσα τεχνολογία μπορεί να κάνει τη δουλειά. Ωστόσο, εάν η επίστρωση των ταροπέδων δεν σβήσει, λέει, η τεχνολογία μπορεί να αποφέρει καλύτερα συστήματα κλιματισμού, επιτρέποντάς τους να διοχετεύουν την απορριπτόμενη θερμότητα τους στο διάστημα.
