211service.com
Material kyler byggnader genom att skicka värme ut i rymden
Ett material som samtidigt reflekterar ljus och utstrålar värme vid frekvenser som ventilerar det genom jordens atmosfär kan en dag hjälpa till att kyla byggnader under varma dagar. Materialet kyler sig själv till en temperatur under den omgivande luften och har testats på ett tak vid Stanford University av dess uppfinnare, som nu arbetar med att skala upp designen.
Det nya materialet använder optiska ingenjörsknep för att bete sig på sätt som är kontraintuitiva och vid första anblick verkar bryta mot termodynamikens lagar, säger Stanfords elektroingenjör. Shanhui fläkt , som utvecklade den.
Vanligtvis är sättet att låta något svalna av att placera det någonstans kallt; det varma föremålet kommer att stråla ut sin överskottsvärme till omgivningen. Fläktens material blir kallare än omgivningen genom att reflektera ljus och avge värme vid noggrant inställda frekvenser. Materialet avger värme vid frekvenser som matchar planetens termiska fönster - från åtta till 13 mikrometer - vilket låter det passera genom atmosfären och ut i rymden. Den kyls effektivt ned genom att använda yttre rymden som kylfläns.
I decennier har forskare undersökt denna effekt, som kallas passiv strålningskylning, för att försöka göra system som kyler byggnader mer effektivt genom att utstråla värme på natten. Och som Fan har en del lyckats tillverka material som avger värme i termofönstret. Men inget passivt kylsystem har tidigare fungerat under dagen, eftersom alla sådana material också absorberar solljus. Faktum är att material som är mycket bra på att avge värme tenderar att vara svarta, vilket betyder att de absorberar mycket solljus.
Fan kom på ett sätt att göra ett material som inte bara strålar ut i termofönstret, utan reflekterar ljus som en spegel. Han tillverkade materialet genom att lägga tunna filmer av omväxlande lager av kiseldioxid (glas) och hafniumoxid avsatt på en åtta tums kiselskiva. Materialet reflekterar 97 procent av solljuset och avger värme i termofönstret.
Något som kyls ner istället för att värmas upp i solen är kontraintuitivt, men det är vad enheten är designad för att göra, säger Fan.
För att demonstrera de konstiga egenskaperna hos detta skiktade material jämförde Stanford-forskarna det med silikonmålad svart - en bra termisk radiator - och aluminium - en bra reflektor. Den passiva kylarens design beskrivs idag i journalen Natur .
De här killarna har tänjt på gränserna med lite smart optisk ingenjörskonst, säger Geoff Smith , tillämpad fysiker vid University of Technology i Sydney, Australien. Smith och andra har demonstrerat material och system för passiv kylning av byggnader på natten. Men tidigare system kunde inte också reflektera solljus, så de kyldes inte av under dagen.
Fläkt säger att täcka ett helt tak med materialet borde eliminera behovet av luftkonditionering. Gruppen planerar att utnyttja tillverkningsteknik som används för att göra belagda fönster, och det kan vara möjligt att göra materialet, som bara är cirka två mikrometer tjockt, på lättviktsplastfilmer för enklare installation. Men nästa steg är blygsamt: de kommer att gå från åttatumsdemon till en kvadratmeter kakel av materialet.