A klímaváltozást már egyre jobban érzékeljük. Egyre forróbbakká válnak a nyarak, egyre gyakoribbak a hőhullámok. A folyamatos melegedés kapcsán az sem segít a bolygónkon, hogy a tömegközlekedési eszközökön, az irodaházakban, a plázákban és az otthonokban is egyre elterjedtebbek a légkondicionálók, amelyek néha irreálisan alacsony hőmérsékleten üzemelnek, megteremtve ezzel egy nyári arcüreg- vagy tüdőgyulladás esélyét. De mit lehet ez ellen tenni, milyen modernebb megoldások léteznek?
A hűtő filmréteg
A légkondicionáló hűtőereje kellemes enyhülést nyújthat a rekkenő hőségben, azonban ez a luxus nagy mennyiségű energiát őröl fel, és üvegházhatású gázokat bocsájt ki a légkörbe. Azonban a kutatók most egy olyan környezetbarát alternatívát fedeztek fel, amely egy növényi alapú fólia, és képes a napfény hatására lehűlni. Emellett eltérő textúrákban és élénk, irizáló színekben kapható. Ez az anyag alkalmas lehet arra, hogy a jövőben épületeket, járműveket és egyéb szerkezeteket hűtsön anélkül, hogy külső energiaforrást igényelne.
Kép: pexels
Ahhoz, hogy olyan filmrétegeket hozzanak létre, amelyek nappal hűvösebbek maradnak, mint a körülöttük levő levegő, olyan anyagra van szükség, amely sok napfényt visszaver, és nem nyeli el azt, ugyanis az elnyelt fény energiája hővé alakulna. Csak néhány anyag rendelkezik ezzel a tulajdonsággal, és a színezőpigmentek hozzáadása általában megszünteti a hűsítő hatásukat.
Kapcsolódó bejegyzések
Ördögi körbe kényszeríthetik a világot a felmelegedés és a légkondik
Az elmúlt időszakban előrelépés történt az energiahatékonyság terén, azonban a klímaváltozás megfékezéséhez itt is többre van szükség.
Hogyan működik a fólia hűtőmechanizmusa?
Passzív sugárzásos hűtésnek (PDRC) nevezik egy felület azon képességét, hogy a saját hőjét leadja a térbe anélkül, hogy azt a levegő vagy a légkör elnyelné. Ekkor egy olyan felület születik, amely elektromos energia felhasználása nélkül több fokkal hidegebbé válhat, mint a körülötte lévő levegő. Ha a jövőben alkalmazzák ezt a technikát az építőiparban vagy a járműiparban, akkor nagy mennyiségű energiát spórolhatunk meg. Hiszen ha nem melegszik fel az autónk vagy a házunk, akkor nincs szükség olyan nagy mértékben a légkondicionálásra vagy más energiaigényes hűtési módszerek használatára.
Néhány jelenleg fejlesztés alatt álló festék és film képes a PDRC elérésére, de a legtöbbjük fehér vagy tükrös felületű. Azonban azt be kell látnunk, hogy nem lehet minden épület, építmény vagy éppen jármű fehér vagy fényvisszaverő, ez nagyban megnehezítené a látást.
Kép: canva
A kék szín
Egy olyan épülettulajdonosnak, aki kék színű PDRC-festéket szeretne használni, nincs szerencséje. A színezett pigmentek elnyelik a napfény bizonyos hullámhosszát, és csak azokat a színeket verik vissza, amelyeket látunk, ami nem kívánt melegítő hatást eredményezne. A kék szín azt a hullámhosszú fényt nyeli el, amely nem esik a kék tartományba, tehát a piros, narancs, sárga és zöld hullámhosszú fényt. Leginkább a 500 nanométertől hosszabb hullámhosszú fény tartozik ide, míg a 450–495 nanométeres tartományban lévő kék fényt visszaveri, ezért látjuk a színt kéknek.
Kép: canva
Hogyan tehetők a filmek színessé?
De mi van, ha mégis szeretnénk alkalmazni ezt a modern, környezetbarát, energiatakarékos megoldást a jövőben, ugyanakkor nem szeretnénk, ha minden hidegen tartani kívánt felület vakító fehérré változna?
Jó hír, hogy a kívánt színt pigmentek használata nélkül is el lehet érni. A szappanbuborékok felülete például különböző színű prizmaként működik. Amikor a fény kölcsönhatásba lép a buborék felületével, eltérő vastagságú buborékrészekkel találkozik. Ennek köszönhetően váltakozó színek jelennek meg. Ezt a jelenséget szerkezeti színnek nevezik. A kutatócsoport azt fedezte fel, hogy a növényekben található cellulózból cellulóz-nanokristályok (CNC-k) készíthetők, amelyek segítségével irizáló színes filmeket lehet gyártani színezőanyag hozzáadása nélkül. Ezenkívül pedig kiderült az is, hogy a cellulóz nemcsak a színezésre lenne alkalmas, hanem azon kevés természetes anyagok közé tartozik, amelyek elősegíthetik a passzív sugárzásos hűtést (PDRC).
Kép: pexels
Sikerek
Annak érdekében, hogy színessé varázsolják a fóliákat, a kutatók színes cellulóz-nanokristály-anyagokat rétegeztek fehér színű etil-cellulózzal, így kialakítottak egy kétrétegű passzív sugárzásos hűtőfilmet (PDRC). Képesek voltak élénk kék, zöld és piros színű filmeket készíteni, amelyek napfény hatására átlagosan körülbelül 14°C-kal alacsonyabb hőmérsékletűek maradtak, mint a körülöttük levő levegő.
Kép: canva
A film egy négyzetmétere több mint 120 Watt hűtőteljesítményt generált, ezzel versenyre kelve számos otthoni légkondicionálóval. A kutatók szerint a munka legnehezebb része az volt, hogy megtalálják a megfelelő módszert a két réteg összeragasztására, mert a CNC-filmek önmagukban is törékenyek voltak, és az etil-cellulóz-réteget kezelni kellett, hogy biztosítsák a megfelelő tapadást. Az eredmény azonban olyan erős filmréteg lett, amelyet standard gyártósoron több méter hosszúságban is elő lehet állítani.
Esztétikai lépések
Az első filmek megjelenése óta a kutatók folyamatosan azon dolgoznak, hogy javítsák a fóliák esztétikai megjelenését. Már képesek csillogó, színes, eltérő textúrájú filmeket is előállítani. A változatosságnak köszönhetően megnőtt a felhasználási lehetőségek száma is, így a jövőben az emberek alkalmazhatják a passzív sugárzásos hűtést (PDRC) otthonaikban, cégeiknél, járműveikben, sőt bármilyen építményben.
Kép: canva
A jövőbéli tervek
A kutatók jövőbeli tervei közé tartozik filmjeik „okosabbá” tétele. Szeretnék, ha a CNC-anyagokat érzékelőként lehetne használni környezeti szennyeződések vagy időjárási változások észlelésére. Ez a képesség, kombinálva a CNC-etil-cellulóz filmek hűtő tulajdonságaival, jelentős előnyökkel járhat. Például egy kobaltszínű PDRC-film egy sűrűn lakott városrészben, egy épület homlokzatán alacsonyabb belső hőmérsékletet tarthat fenn, miközben érzékelőket tartalmaz, amelyek riasztják a hatóságokat, ha a levegőben a szennyező anyagok mennyisége meghalad egy bizonyos határértéket. Így ezek az okosanyagok alkalmazkodhatnak az urbanizációhoz.
Kapcsolódó bejegyzések
Tudománnyal az éghajlatváltozás ellen – Passzívház
A passzívház emissziója a nullát közelíti, és már az építési költsége sem magasabb a hagyományos épületekénél.
A kutatók elismerik a támogatást és finanszírozást a Purdue Egyetemtől, az Amerikai Mechanikai Mérnöki Társaságtól (ASME), az Európai Kutatási Tanácstól (ERC), az Műszaki és Fizikai Tudományos Kutatási Tanácstól (EPSRC), a Biotechnológiai és Biológiai Tudományok Kutatási Tanácsától (BBSRC), az Európai Uniótól és a Shanghai Jiao Tong Egyetemtől.
Kiemelt kép: pexels
