Prototyp nowego chłodzącego materiału ceramicznego z rekordowym współczynnikiem odbicia

Prototyp nowego chłodzącego materiału ceramicznego Uniwersytet Miejski w Hongkongu

Naukowcy z Hongkongu zademonstrowali nowy ultra-biały materiał ceramiczny, który może drastycznie chłodzić budynki, odbijając światło słoneczne i ciepło na rekordowo wysokim poziomie. Materiał zawdzięcza swoją zdolność nanostrukturze, pozostaje odporny na działanie czynników atmosferycznych i powinien być stosunkowo łatwy w skalowaniu do produkcji.

Kiedy w naszych domach robi się zbyt gorąco, pierwszym rozwiązaniem dla wielu osób jest włączenie klimatyzacji. Może to być skuteczne, ale nie jest zbyt energooszczędne, ponieważ ogrzewanie i chłodzenie budynków stanowi ogromny procent kosztów energii. Naukowcy badają więc sposoby pasywnego zarządzania temperaturą wewnętrzną, a jednym z najprostszych jest po prostu pomalowanie budynków i dachów na biało.

Podstawowa fizyka mówi, że jaśniejsze kolory pochłaniają mniej światła niż ciemniejsze, a zatem pozostają chłodniejsze. W ostatnich latach opracowano nowe ultra-białe farby, które odbijają ponad 95% padającego na nie światła słonecznego, wykonując przyzwoitą pracę w zakresie chłodzenia budynków. Powłoki te mają jednak swoje wady, w tym trwałość.

Na potrzeby nowego badania naukowcy z City University of Hong Kong (CityU) opracowali nowy chłodzący materiał ceramiczny, który działa lepiej niż inne. Zamiast być po prostu bardzo białą farbą, materiał ten uzyskuje wysoki współczynnik odbicia dzięki swojej nanostrukturze, która skutecznie rozprasza prawie całe spektrum światła słonecznego - podobnie jak chrząszcz Cyphochilus, który go zainspirował. Skutkuje to współczynnikiem odbicia promieni słonecznych na poziomie 99,6%, co jest rekordowym wynikiem, wraz z emisją termiczną w podczerwieni na poziomie 96,5%.

Materiał jest wykonany z tlenku glinu, który nie tylko zmniejsza absorpcję promieni słonecznych, ale zespół twierdzi, że sprawia, że ceramika chłodząca jest bardziej trwała w obliczu warunków pogodowych. Jest odporny na degradację w wyniku ekspozycji na promieniowanie UV, co jest słabością innych pasywnych materiałów i powłok chłodzących, a także zwiększa szybkość parowania wody z powierzchni, co dodaje dodatkowy efekt chłodzenia wyparnego. Charakteryzuje się nawet ognioodpornością, wytrzymując temperatury przekraczające 1000°C (1832°F).

Piękno ceramiki chłodzącej polega na tym, że spełnia ona wymagania zarówno dla wysokowydajnych PRC, jak i zastosowań w rzeczywistych warunkach – powiedział profesor Edwin Tso Chi-yan, współautor badania. – Nasz eksperyment wykazał, że zastosowanie ceramiki chłodzącej na dachu domu może osiągnąć ponad 20% [redukcję] energii elektrycznej do chłodzenia pomieszczeń, co potwierdza ogromny potencjał ceramiki chłodzącej w zmniejszaniu zależności ludzi od tradycyjnych strategii aktywnego chłodzenia i zapewnia zrównoważone rozwiązanie pozwalające uniknąć przeciążenia sieci elektrycznej, emisji gazów cieplarnianych i miejskich wysp ciepła.

Wreszcie, naukowcy twierdzą również, że materiał ten można łatwo produkować masowo, wykorzystując powszechne materiały, takie jak tlenek glinu i dwuetapowy proces inwersji faz i spiekania. A jeśli biel jest zbyt nudna dla niektórych domów, materiał można najwyraźniej wyprodukować w innych kolorach i wzorach, dodając dodatkowe warstwy.

Źródło: Uniwersytet Miejski w Hongkongu

O Autorze

MM Magazyn Przemysłowy jest tytułem branżowym typu business to business, w którym poruszana jest tematyka z różnych najważniejszych sektorów przemysłowych. Redakcja online MM Magazynu Przemysłowego  przygotowuje i publikuje na stronie artykuły techniczne, nowości produktowe oraz inne ciekawe informacje ze świata przemysłu i nie tylko.

Tagi artykułu

Zobacz również

Chcesz otrzymać nasze czasopismo?

Zamów prenumeratę