Тъй като температурите се извисяват по целия свят, как да поддържаме домовете и другите си сгради хладни? По-заможните сред нас взривяват климатика, който е ефективен, но само ощетява околната среда, благодарение на по-голямото използване на енергия. По-малко късметлиите просто страдат или дори умират при топлинни вълни.
Изследователи от Колумбийския университет имат ново решение за охлаждане на сградите, което според тях би могло да помогне за намаляване на тежестта от изменението на климата. Това е бяла боя - технически полимерно покритие - която използва безкрайно малки мънички дупки за охлаждане на въздуха.
Покритието е пример за пасивно излъчване през деня (PDRC), при което повърхността се охлажда, като отразява слънчевата светлина и топлината обратно в атмосферата. Бели бои, които отразяват светлината, отдавна се използват за PDRC. Но те обикновено съдържат пигменти, които абсорбират светлината и те отразяват по-дългите дължини на слънчевата вълна несъвършено.
За разлика от това, покритието, разработено от екипа на Columbia, има повърхност, наподобяваща пяна, пълна с наноразмерни отвори. За да го създадат, изследователите по принцип взеха пигмента от бяла боя и го заместиха с тези малки дупки. Това превръща нормално прозрачния полимер в бяло. Дупките се разпръскват и отразяват всички дължини на вълната на слънчевата светлина, което прави покритието далеч по-добро при PDRC от традиционната боя.
„[Традиционните бели бои] обикновено отразяват само 85 процента от общата слънчева светлина, но абсорбират останалата част и се нагряват“, казва Нанфанг Ю, професор по приложна физика, който работи върху изследванията, публикувани днес в списанието Science ence. „За разлика от това, покритието, което разработихме, отразява 96 до 99 процента от общата слънчева светлина - ултравиолетова, видима и инфрачервена - което е забележително високо и може да остане под температурата на околната среда, дори когато слънчевата светлина е силна.“
Други учени са използвали подобни слънчево-отражателни методи за постигане на охлаждане, казва Марк Суихарт, професор по химическо и биологично инженерство в университета в Бъфало, който не е участвал в изследванията.
„Но това, което е ново тук, са сравнително прости и умни средства за постигане на резултата“, казва той. „Както най-добре мога да кажа, никой досега не е предлагал да се използват такива порести полимери за това пасивно охлаждащо приложение. Новостта на работата се състои в избора на този много прост метод за формиране на филми, които постигат пасивния охлаждащ ефект. "
Тъй като методът е толкова прост, казва Суихарт, би могъл да бъде сравнително лесен и евтин за производство и нанасяне в голям мащаб - покритието може например да се произвежда на големи ролки и да се нанася като тапет.
„Мисля, че може да има значителен практически потенциал, “ казва той.
Покритието работи най-добре при слънчев климат - проучването установи, че намалява топлината с 6 градуса по Целзий в пустинята в Аризона. Но той функционира добре и в по-мъгливи, по-тропически среди - намалява топлината с 3 градуса по Целзий в Бангладеш. Това означава, че може да се използва в много различни настройки в целия свят.
Покритието се нанася лесно, като по същество работи като стандартна боя. Може да се използва на почти всяка повърхност, от покриви до резервоари за вода до превозни средства. Екипът също експериментира с изработката на покритието в различни цветове, с надеждата да направи продукта привлекателен за по-широка аудитория. Добавянето на цвят намалява степента на охлаждане, но производителността все още е по-добра от цветната търговска боя.
„Това е важно с оглед на човешките вкусове“, казва Jyotirmoy Mandal, докторант и водещ автор на изследването. „Не всички искат бял покрив на къщата си, а бояджийските компании се опитват да разработят„ готини цветове “от десетилетия.“
Сега изследователите се фокусират върху използването на водни или алкохолни системи, за да направят покрития с подобни охлаждащи характеристики, което би могло да направи продукта по-екологичен и лесен за нанасяне. Те също търсят нови начини за рециклиране на изхвърлени полимери.
Екипът се надява покритието в крайна сметка да се използва на места от пустини до тропически райони до места с междинен климат - по принцип навсякъде, където топлината е по-голям проблем, отколкото студ. Той може да бъде полезен и в най-различни икономически ситуации.
„В богатите на ресурси настройки покритието може да намали разходите за климатизация“, казва Юан Ян, професор по материалознание и инженерство, работил върху изследванията. „В условия с бедни ресурси, при които електрическото охлаждане е недостъпно или не е достъпно - например в селските райони в Южна Азия или Африка - охлаждането под околната среда може да облекчи.“
Покритието, ако се използва на достатъчно сгради наведнъж, също би могло да помогне за справяне с така наречените „градски топлинни острови“ - градски райони, които стават много по-горещи от заобикалящата ги среда, благодарение на сградите, които са в близост и много човешка дейност. Докато светът продължава да се урбанизира, тези топлинни острови са все по-голям проблем - топлинните вълни убиват непропорционален брой жители на града.
„Подобно усилие обаче изисква широко сътрудничество между изследователи, градоустройства и политици“, казва Мандал. „Надяваме се, че нашата работа ще разшири информираността за потенциала на радиационно охлаждане извън научните среди.“
