Ultrabiela keramika chladí budovy s rekordne vysokou odrazivosťou
- Autor:
- Roman Mališka
- Zverejnené:
- 13. 11. 2023
- Hodnotenie:
- Už ste hlasovali.
Vedci v Hongkongu predviedli nový ultrabiely keramický materiál, ktorý dokáže drasticky ochladzovať budovy tým, že odráža slnečné svetlo a teplo s rekordne vysokou hodnotou. Materiál inšpirovaný chrobákmi získava svoje schopnosti vďaka svojej nanoštruktúre, zostáva odolný voči prírodným živlom a jeho výroba by mala byť pomerne jednoduchá.
Keď je v našich domovoch príliš teplo, prvým riešením pre mnohých ľudí je zapnúť klimatizáciu. Je to síce účinné, ale nie veľmi energeticky efektívne, keďže vykurovanie a chladenie budov predstavuje obrovské percento nákladov na energiu. Vedci preto skúmajú spôsoby pasívneho riadenia vnútorných teplôt a jedným z najjednoduchších je jednoducho natrieť budovy a strechy na bielo.
Základná fyzika hovorí, že svetlejšie farby absorbujú menej svetla ako tmavšie, a preto zostávajú chladnejšie. V posledných rokoch boli vyvinuté nové ultrabiele farby, ktoré odrážajú viac ako 95 % slnečného svetla, ktoré na ne dopadá, čím sa budovy slušne ochladzujú. Tieto nátery však majú svoje problémy, vrátane trvanlivosti.
V rámci novej štúdie vedci z Mestskej univerzity v Hongkongu vyvinuli nový chladiaci keramický materiál, ktorý je výkonnejší ako ostatné. Namiesto toho, aby išlo len o ultrabielu farbu, materiál získava svoju vysokú odrazivosť vďaka svojej nanoštruktúre, ktorá účinne rozptyľuje takmer celé spektrum slnečného svetla, rovnako ako chrobák Cyphochilus, ktorý vedcov inšpiroval. Výsledkom je slnečná odrazivosť až 99,6 %, čo je rekordná hodnota, spolu s infračerveným tepelným vyžarovaním v hodnote až 96,5 %.
Materiál je vyrobený z oxidu hlinitého, ktorý nielenže znižuje absorpciu slnečného žiarenia, ale podľa tímu je vďaka nemu chladiaca keramika odolnejšia voči poveternostným vplyvom. Odoláva degradácii vplyvom pôsobenia UV žiarenia, čo je slabinou iných pasívnych chladiacich materiálov a náterov, a zvyšuje rýchlosť odparovania vody z povrchu, čo pridáva bonusový efekt odparovacieho chladenia. Dokonca sa môže pochváliť odolnosťou voči ohňu, pretože odoláva teplotám vyšším ako 1 000 °C.
„Krása chladiacej keramiky spočíva v tom, že spĺňa požiadavky na vysoko výkonný materiál aj na aplikácie v reálnych podmienkach,“ povedal profesor Edwin Tso Chi-yan, spoluautor štúdie. „Na základe nášho experimentu sa zistilo, že aplikáciou chladiacej keramiky na strechu domu možno dosiahnuť viac ako 20 % zníženie spotreby elektrickej energie na chladenie priestorov, čo potvrdzuje veľký potenciál chladiacej keramiky pri znižovaní závislosti ľudí od tradičných stratégií aktívneho chladenia a poskytuje udržateľné riešenie na predchádzanie preťaženiu elektrickej siete, emisiám skleníkových plynov a mestským tepelným ostrovom“.
Výskumníci tiež uvádzajú, že materiál sa dá ľahko masovo vyrábať s použitím bežných materiálov, ako je oxid hlinitý, a dvojstupňového procesu fázovej inverzie a spekania. A ak je biela farba pre niektoré domy príliš nudná, materiál sa zrejme dá vyrobiť aj v iných svetlých farbách a vzoroch pridaním ďalších vrstiev.
Výskum bol nedávno uverejnený v magazíne Science.
