Новые экологически чистые композиты для умного дома
Группа ученых Университета Колорадо в г. Боулдере (США) разработала новый эластичный композиционный материал, который выполняет функции системы кондиционирования воздуха внутри зданий.
Материал обладает уникальными свойствами охлаждения объектов даже под прямыми лучами солнца, не требуя при этом потребления энергии или воды.
При нанесении на поверхность инновационный мета-материал способствует охлаждению объекта изнутри, эффективно отражая солнечные лучи и одновременно пропуская теплоотдачу земной поверхности в форме ИК-излучения.
Новый материал, представленный в журнале Science, служит экологичным средством дополнительного охлаждения, которое может использоваться на теплоэлектростанциях: там, где сейчас требуется огромное количество воды и электроэнергии для поддержания рабочей температуры оборудования.
Гибридный стеклопласт обладает толщиной всего 50 микрон (μm) — чуть толще алюминиевой фольги, которой хозяйки пользуются на кухне. Поэтому экономически выгодно производить его в рулонах.
В материале используются преимущества пассивного охлаждения за счет излучения — естественного процесса теплового (ИК) излучения без потребления энергии. Термальное излучение обеспечивает некоторое естественное охлаждение в ночное время и используется в некоторых районах для охлаждения жилища, но гораздо больший интерес представляет дневное охлаждение. Для строений, подвергающихся воздействию прямых солнечных лучей, даже небольшое количество поглощенной солнечной энергии вполне достаточно для того, чтобы свести на нет пассивное излучение.
Университет Колорадо, США
Перед исследователями Университета Колорадо стояла задача создать материал, способный нанести «двойной удар»: отражать любые солнечные лучи, поступающие из атмосферы, и пропускать ИК-излучение.
Для решения многогранной задачи в полимерную пленку были вкраплены стеклянные микросферы, излучающие ИК лучи, на которые затем нанесли тонкое серебряное покрытие для достижения максимального спектрального отражения. И стеклополимер, и покрытие наносятся способом непрерывной подачи рулонного материала и осаждения частиц толщиной, сравнимых с размерами атома.
Специалисты утверждают, что всего 10—20 м2 такого материала на крыше коттеджа прекрасно охладят его летом.
Кроме того, наноматериал может способствовать повышению эффективности и продлению срока службы солнечных батарей. Под прямыми солнечными лучами панели батареи перегреваются до температур, которые могут тормозить процесс преобразования солнечной энергии в электрическую. Как утверждают исследователи, применение нового материала в поверхности солнечных элементов поможет охладить их и повысить производительность их работы на 1—2%. В больших масштабах выигрыш существенный.
Инженеры подали заявку на патентование данной технологии, сейчас ведутся работы по исследованию ее потенциального коммерческого применения. В 2017 в Боулдере планируется создать модель «охлаждающейся фермы» площадью 200 м2.
Исследования проводились на средства гранта: $3 млн были выделены в 2015 году Департаментом энергетики Управления по перспективным научным исследованиям.
Ключевым преимуществом технологии является то, что она работает 24 часа в сути без затрат воды и электричества и может применяться в энергетике, аэрокосмической промышленности, сельском хозяйстве и т.д.
Создатели нового материала уверены, что данная недорогая технология охлаждения с помощью излучения станет конкурентоспособной и на строительном рынке, найдя здесь широкое применение у потребителей.
Подготовили Татьяна КАНУННИКОВА, Ольга ЭВОЯН