Новые цветные пленки могут существенно охладить автомобили и здания

Новые нанопленки могут значительно снизить потребление энергии, необходимой для охлаждения зданий или транспортных средств.

Точно так же, как белая одежда кажется прохладнее, чем одежда других цветов, поскольку она отражает солнце, а не поглощает его, другие цвета, такие как синий или черный, нагреваются, когда поглощают свет. Но новые цветные охлаждающие пленки, вдохновленные наноструктурами крыльев бабочек, могут в значительной степени устранить эффект нагрева, сохраняя при этом яркий цвет.

Новые пленки, не поглощающие свет, можно будет использовать снаружи зданий, транспортных средств и оборудования, чтобы снизить потребление энергии, необходимой для охлаждения.

«В зданиях большое количество энергии используется для охлаждения и вентиляции, а работа кондиционера в электромобилях может сократить запас хода более чем наполовину», — сказал руководитель исследовательской группы Го Пин Ван из Шэньчжэньского университета в Китае. «Наши охлаждающие пленки могут помочь повысить энергетическую устойчивость и углеродную нейтральность».

В статье, опубликованной в журнале Optica, подробно говорится, что пленки снижают температуру примерно на 2 °C ниже температуры окружающего воздуха. Кроме того, исследователи также обнаружили, что, если оставить на улице весь день, синяя версия пленки была примерно на 50°F холоднее (26℃), чем традиционная синяя автомобильная краска.

Если пленки будут использоваться в зданиях, это будет означать огромную экономию энергии за счет снижения использования систем кондиционирования воздуха.

ЛЮБИТЕЛИ БАБОЧЕК: Великая миграция монархов, похоже, обязана своим успехом белым пятнам на крыльях бабочки

«С помощью наших новых пленок можно добиться превосходных характеристик охлаждения независимо от желаемого цвета, насыщенности или яркости», — сказал Ван. «Их можно даже использовать на текстиле для создания одежды любого цвета, комфортной при жарких температурах».

Автомобиль с синей краской кажется синим, потому что он поглощает свет, нагревающий машину. Однако бабочки-морфо имеют очень насыщенный синий цвет, основанный на наноструктуре их крыльев. Конструкция охлаждающей нанопленки имитирует эти структуры, создавая яркие цвета, которые не поглощают свет, как традиционная краска.

Чтобы создать нанопленки в стиле Морфо, исследователи поместили неупорядоченный материал (грубое матовое стекло) под многослойный материал из диоксида титана и диоксида алюминия. Затем они поместили эту структуру на слой серебра, который отражает весь свет, тем самым предотвращая поглощение солнечной радиации и связанное с этим нагревание.

Цвет пленки определяется тем, как компоненты ее многослойной структуры отражают свет. Например, для создания синего цвета многослойный материал предназначен для отражения желтого света в очень узком диапазоне углов, в то время как неупорядоченная структура рассеивает синий свет по широкой области.

НОВОСТИ МОНАРХА:Монархи снова восстанавливаются: превзойдя прошлогодний результат, доказывая, что успех — не случайность

Хотя этот тип пассивного фотонного управления температурой применялся и раньше, он использовался только с белыми или прозрачными объектами, поскольку трудно поддерживать широкий угол обзора и высокую насыщенность цвета.

«Благодаря разработанной нами слоистой структуре можно добиться высокой насыщенности и яркости за счет оптимизации структуры», — сказал Ван.

Чтобы протестировать новую технологию, исследователи создали синие, желтые и бесцветные пленки, которые они разместили на открытом воздухе в Шэньчжэньском университете на крышах, автомобилях, ткани и мобильных телефонах. Используя термопарные датчики и инфракрасные камеры для измерения температуры, они обнаружили, что охлаждающие пленки были примерно на 27°F (15℃) холоднее, чем поверхности, на которых они были размещены зимой, и примерно на 63°F (35℃) холоднее зимой. лето.

ЕЩЕ ХОРОШИЕ НОВОСТИ: Существуют ли экологически чистые кондиционеры? (Некоторые хорошие новости)

Исследователи отмечают, что замена серебряной пленки на алюминиевую сделает пленки менее дорогими и более доступными для производства благодаря масштабируемому методу изготовления. Теперь, когда они продемонстрировали охлаждающие и цветовые характеристики пленок, исследователи планируют изучить и оптимизировать другие свойства, такие как механическая и химическая устойчивость.