Ako teploty na celom svete stúpajú, ako udržíme naše domovy a ostatné budovy v chlade? Bohatší z nás výbuchuje našu klimatizáciu, ktorá je efektívna, ale len ďalej poškodzuje životné prostredie vďaka vyššej spotrebe energie. Menej šťastní ľudia jednoducho trpia alebo dokonca zomierajú v horúčavách.
Vedci z Kolumbijskej univerzity majú nové riešenie pre chladenie budov, ktoré podľa nich môže pomôcť znížiť zaťaženie spojené so zmenou podnebia. Je to biela farba - technicky polymérny povlak - ktorý využíva nekonečne malé otvory na ochladenie vzduchu.
Povlak je príkladom pasívneho denného radiálneho chladenia (PDRC), pri ktorom sa povrch ochladzuje odrážaním slnečného svetla a tepla späť do atmosféry. Biele farby, ktoré odrážajú svetlo, sa už dlho používajú pri PDRC. Obvykle však obsahujú pigmenty, ktoré absorbujú svetlo a nedokonale odrážajú dlhšie slnečné vlnové dĺžky.
Na rozdiel od toho, povlak vyvinutý tímom Columbia má penový povrch plný dier v nano mierke. Na jej vytvorenie vedci v zásade zobrali pigment z bielej farby a nahradili ho malými dierkami. Týmto sa normálne priehľadný polymér stane bielym. Otvory sa rozptyľujú a odrážajú všetky vlnové dĺžky slnečného svetla, vďaka čomu je povrchová vrstva oveľa lepšia ako pri tradičnej farbe.
„[Tradičné biele farby] zvyčajne odrážajú iba 85 percent celkového slnečného žiarenia, ale absorbujú zvyšok a zahrievajú sa, “ hovorí Nanfang Yu, profesor aplikovanej fyziky, ktorý pracoval na výskume uverejnenom dnes v časopise Sci ence. "Naopak, náter, ktorý sme vyvinuli, odráža 96 až 99 percent celkového slnečného žiarenia - ultrafialového, viditeľného a infračerveného - čo je pozoruhodne vysoké a môže zostať pod teplotou okolitého prostredia, aj keď je slnečné svetlo silné."
Ďalší vedci použili podobné metódy odrážajúce slnečné žiarenie na dosiahnutie chladenia, hovorí Mark Swihart, profesor chemického a biologického inžinierstva na univerzite v Buffale, ktorý sa nezúčastnil výskumu.
„Čo je však nové, sú relatívne jednoduché a múdre prostriedky na dosiahnutie výsledku, “ hovorí. „Ako môžem povedať, nikto predtým nenavrhoval použitie takýchto pórovitých polymérov na túto aplikáciu pasívneho chladenia. Novosť práce spočíva vo výbere tejto veľmi jednoduchej metódy na vytváranie fólií, ktoré dosahujú pasívny chladiaci účinok. “
Pretože metóda je taká jednoduchá, tvrdí Swihart, mohla by byť relatívne ľahká a lacná výroba a aplikácia vo veľkom meradle - povlak by sa mohol napríklad vyrábať vo veľkých kotúčoch a aplikovať ako tapeta.
„Myslím si, že to môže mať významný praktický potenciál, “ hovorí.
Povlak pracuje najlepšie v slnečných klimatických podmienkach - štúdia zistila, že v arizonskej púšti znížilo teplo o 6 stupňov Celzia. Funguje však dobre aj v hmlistejšom a tropickejšom prostredí - v Bangladéši znížilo teplo o 3 stupne Celzia. To znamená, že sa dá použiť v úplne odlišných prostrediach po celom svete.
Povlak sa ľahko nanáša, v podstate pracuje ako štandardný náter. Môže byť použitý na takmer akomkoľvek povrchu, od striech po nádrže na vodu až po vozidlá. Tím tiež experimentoval s vytvorením povlaku v rôznych farbách, v nádeji, že produkt osloví širšie publikum. Pridanie farby znižuje stupeň ochladzovania, ale výkon je stále lepší ako farebná komerčná farba.
„Je to dôležité z hľadiska ľudského vkusu, “ hovorí Jyotirmoy Mandal, doktorand a vedúci autor štúdie. "Nie každý chce na svojom dome bielu strechu a lakárske spoločnosti sa už desaťročia snažia vyvinúť 'studené farby'."
Vedci sa teraz zameriavajú na používanie systémov založených na vode alebo alkohole na vytváranie povlakov s podobnými chladiacimi vlastnosťami, ktoré by mohli tento výrobok urobiť ekologickejším a ľahšie aplikovateľným. Hľadajú tiež nové spôsoby recyklácie vyradených polymérov.
Tím dúfa, že povlak by sa mohol nakoniec použiť na miestach od púští až po tropické oblasti až po miesta so stredným podnebím - v podstate všade tam, kde je teplo viac problémom ako zima. Mohlo by byť užitočné aj v rôznych hospodárskych situáciách.
„V prostrediach bohatých na zdroje môže povlak znížiť náklady na klimatizáciu, “ hovorí Yuan Yang, profesor materiálovej vedy a inžinierstva, ktorý pracoval na výskume. „V prostrediach s nedostatkom zdrojov, kde je elektrické chladenie nedostupné alebo nedostupné - napríklad vo vidieckych južných Áziách alebo Afrike - môže chladenie pod okolitým prostredím pomôcť.“
Vrstva, ak sa používa na dosť budovách naraz, by tiež mohla pomôcť pri riešení tzv. „Mestských tepelných ostrovov“ - mestských oblastí, ktoré sú vďaka svojim blízkym stavbám a množstvu ľudskej činnosti omnoho horúce ako okolie. Keď sa svet naďalej urbanizuje, tieto tepelné ostrovy sú stále väčším problémom - tepelné vlny zabíjajú neprimeraný počet obyvateľov mesta.
„Takéto úsilie si však vyžaduje širokú spoluprácu medzi výskumníkmi, urbanistami a tvorcami politík, “ hovorí Mandal. „Dúfame, že naša práca rozšíri povedomie o potenciáli radiálneho chladenia mimo vedeckých kruhov.“
