Održavanje naših objekata hladnim i ugodnim za život nije lak posao. U stvari, konvencionalne metode klimatizacije su veoma energetski intenzivne i računa se da troše oko 15 odsto ukupne energije koja se koristi u zgradama u razvijenijim državama. Međutim, inženjeri sa Stanford Univerziteta su osmislili novi ultratanki, višeslojni, nanofotonski materijal koji ne samo da reflektuje toplotu od zgrada, već i usmerava toplotu iz unutrašnjosti u svemir, hladeći zgrade i planetu podjednako.
Toplota se kreće na jedan od tri načina. Kondukcija, što je ono što se dešava kada dodirnete vrelu ringlu; konvekcija, razlog zbog čega osećate eksploziju vrućeg vazduha kada otvorite rernu a zaboravite da se pomaknete; i radijacija u obliku infracrvenih zraka, na osnovu kojh znate da je rerna vruća pre nego što je dodirnete.
Tim istraživača sa Univerziteta u Stenfordu, predvođeni profesorom Šanhui Fanom, je osmislio premaz koji rukuje sa infracrvenim zračenjem i dolaznom sunčevom svetlošću na takav način da on ne samo da reflektuje sunčeve zrake od objekta kao ogledalo, već takođe omogućava da unutrašnja temperatura u zgradi bude propuštena u svemir, hladeći zgradu na taj način.
Nazvan fotonsko radijativno hlađenje od strane istraživača, proces se oslanja na premaz napravljen od kombinacije silicijum dioksida (SiO2) i hafnijum oksida (HfO2) postavljen na tankom sloju srebra. Oni se formiraju u sedam slojeva debljine samo 1,8 mikrona, za šta naučnici kažu da su tanji od najtanje aluminijumske folije. Uprkos ovoj tankoći, slojevi su napravljeni u neku vrstu metamaterijala koji ne samo da može da reflektuje sunčevu svetlost, već može i da sprovede infracrvene zrake.
U suštini, ovaj premaz se ponaša kao sloj za termalni balans koji je u deficitu. Koristeći vremensku analogiju, to je kao, umesto toplog, sunčanog dana leti, zapravo hladan sunčan dan zimi sa obilje snega na tlu. Leti, prilikom vedrog dana, sunčeva svetlost daje mnogo toplote. Nešto od te toplote se odbija nazad u svemir, ali nedovoljno, tako da je balans između ulaza i izlaza toplote suficit, pa sladoled zvuči kao dobro rešenje.
Oglas
S druge strane, zimi nema mnogo sunčeve svetlosti, a ono malo svetlosti koja postoji biva reflektovano nazad u svemir od strane snega na tlu. Rezultat toga je da, iako ima dovoljno sunca da izgorimo na njemu, toplotni balans je negativan, pa postaje hladnije.
Ista stvar se dešava sa premazom Univerzitata Stanford. On odražava sunčevu svetlost dalje, tako da se objekat ne zagreva, ali on takođe i propušta infracrveno zračenje koje daje zgrada, pa tako postaje hladnije. Što je još važnije, tim sa Stanforda je namestio premaz tako da ispušta infracrvene frekvencije koje prolaze kroz vazduh u blizini zgrade bez zagrevanja i usmerava ga van atmosfere, što automatski hladi Zemlju.
Prema naučnicima, rezultati testova premaza pokazuju da on odražava 97 odsto od dolazne sunčeve svetlosti, a ovo, u kombinaciji sa fotonskim radijativnim hlađenjem, rezultira u materijalu koji je za 5 stepeni Celzijusa hladniji od okolnog vazduha.
Iako su ovi rezultati obećavajući, tim kaže da još uvek postoje tehničke prepreke koje treba prevazići. Mada premaz funkcioniše u laboratorijskim uslovima, treba razviti neke mehanizme kako dostaviti toplotu u zgradi iz enterijera do spoljašnjeg premaza kako bi se on učinio praktičnim.
Pored toga, premaz je samo napravljen da pokrije površinu jedne pice, pa proces proizvodnje velikih panela po razumnoj ceni mora biti razvijen. Međutim, kada ova tehnologija bude usavršena ona bi mogla da pomogne u smanjenju ne samo troškova klimatizacije, već i da pretvori hladne prostore u novi resurs.
„Svaki objekat koji proizvodi toplotu mora da odbaci tu toplotu preko hladnjaka“, kaže profesor Fan. „Ono što smo mi uradili je stvaranje načina koji bi trebao da nam omogući da koristimo hladnoću svemira kao hladnjak tokom dana.“
Istraživanje naučnika sa Stanford Univerziteta je objavljeno u stručnom časopisu „Nature“.
