Ενα πρωτοποριακό υλικό που καλύπτει στέγες και λειτουργεί σαν κλιματιστικό

Ερευνητές στις ΗΠΑ δημιούργησαν νέο πολύ λεπτό υλικό, το οποίο μπορεί να ψύξει στη διάρκεια όλου του 24ωρου μια επιφάνεια, όπως μια στέγη, ακόμη και κάτω από τις κάθετες ακτίνες του ήλιου, χωρίς να χρειάζεται κατανάλωση ενέργειας ή νερού. Θεωρείται μετα-υλικό, επειδή διαθέτει ιδιότητες που δεν υπάρχουν στη φύση.

Το υβριδικό υλικό, που αποτελείται από ύαλο και πολυμερές, ψυχραίνει τα αντικείμενα με το να αντανακλά την θερμική ενέργεια του ήλιου, ενώ ταυτόχρονα επιτρέπει στην επιφάνεια να διαχέει στο εξωτερικό περιβάλλον -με την μορφή υπέρυθρης ακτινοβολίας- τη δική της θερμότητα, δρώντας ως κλιματιστικό, τόσο τη μέρα όσο και τη νύχτα.

Το υλικό είναι ελαφρύ, έχει πάχος μόλις 50 μικρομέτρων (εκατομμυριοστών του μέτρου), είναι εύχρηστο στην τοποθέτησή του και μπορεί να παραχθεί μαζικά και φθηνά σε μορφή φιλμ.

Οι ερευνητές, με επικεφαλής τον αναπληρωτή καθηγητή Σιαμπό Γιν του τμήματος Μηχανολόγων Μηχανικών και Επιστήμης των Υλικών του πανεπιστημίου του Κολοράντο, έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό «Science».

Οι ίδιοι δήλωσαν ότι το νέο υλικό μπορεί να αποδειχθεί σημαντικό, καθώς είναι δυνατό να έχει πληθώρα πρακτικών εφαρμογών, ιδίως για την ψύξη κτιρίων. Μπορεί επίσης να αξιοποιηθεί για τη βελτίωση της αποδοτικότητας και της διάρκειας ζωής των ηλιακών πάνελ, στη βιομηχανία, στη γεωργία, στην αεροδιαστημική κ.α.

Ειδικότερα, στα θερμοηλεκτρικά εργοστάσια παραγωγής ρεύματος, που καταναλώνουν μεγάλες ποσότητες νερού και ηλεκτρισμού για να διατηρήσουν χαμηλές τις θερμοκρασίες των μηχανημάτων τους, το νέο υλικό θα μπορούσε να εξασφαλίσει μεγάλη εξοικονόμηση πόρων και χρημάτων.

Τα τεστ που έγιναν, έδειξαν ότι το υλικό έχει μια ψυκτική ενέργεια περίπου ισοδύναμη με τον ηλεκτρισμό που παράγεται με τη χρήση ηλιακών πάνελ σε μια παρόμοια επιφάνεια. Η μέση ψυκτική ενέργειά του είναι πάνω από 110 watt ανά τετραγωνικό μέτρο επί 72 συνεχόμενες ώρες, ενώ τα μεσημέρια ξεπερνά τα 90 watt/ανά τ.μ.

«Μόνο δέκα έως 20 τετραγωνικά μέτρα αυτού του υλικού σε μια στέγη είναι αρκετά για να ψύξουν το σπίτι μιας οικογένειας το καλοκαίρι», δήλωσε ο ερευνητής Γκανγκ Ταν.

To υλικό εκμεταλλεύεται τη λεγόμενη «παθητική ψύξη με ακτινοβολία» (passive radiative cooling), δηλαδή τη διαδικασία κατά την οποία τα αντικείμενα με φυσικό τρόπο αποβάλλουν θερμότητα με μορφή υπέρυθρης ακτινοβολίας, χωρίς να καταναλώνουν ενέργεια.

Η μέθοδος αυτή χρησιμοποιείται για την ψύξη κυρίως τη νύχτα, αλλά είναι πολύ πιο δύσκολο να έχει αποτέλεσμα τη μέρα. Όταν μια επιφάνεια εκτίθεται στην ηλιακή ακτινοβολία, ακόμη και μια μικρή ποσότητα ηλιακής ενέργειας που απορροφάται, είναι αρκετή για να ακυρώσει την παθητική ψύξη δια ακτινοβολίας.

Όμως το νέο υλικό αντανακλά όλη την ενέργεια του ήλιου πίσω στην ατμόσφαιρα, ενώ την ίδια στιγμή παρέχει στην υπέρυθρη ακτινοβολία τη δυνατότητα να δραπετεύει στο διάστημα.

Αυτό επιτυγχάνεται με την ενσωμάτωση μέσα σε ένα φιλμ πολυμερούς υλικού πολλών υάλινων σφαιριδίων που δρουν ως ακτινοβολητές της υπέρυθρης ακτινοβολίας.

Στη συνέχεια, προστίθεται από κάτω ένα λεπτό φιλμ επικάλυψης από άργυρο, το οποίο διασφαλίζει την μέγιστη δυνατή ανακλαστικότητα. Οι ερευνητές έχουν κατοχυρώσει τη σχετική πατέντα και σχεδιάζουν εντός του 2017 να δημιουργήσουν με το υλικό τους μια «φάρμα ψύξης» με επιφάνεια 200 τετραγωνικών μέτρων.