У Іспанії розробили покриття, що охолоджує будівлі без кондиціонерів

Дослідники з Інституту мікро- і нанотехнологій (IMN-CNM, CSIC) в Іспанії розробили наноматеріал, здатний охолоджувати освітлені сонцем поверхні без жодних витрат електроенергії. Технологія може стати реальною альтернативою кондиціонерам, на які вже припадає близько 20% світового споживання електрики.

В основі розробки — метод пасивного денного радіаційного охолодження. Він використовує властивість земної атмосфери: в інфрачервоному спектрі існує діапазон від 8 до 13 мікрометрів, через який тепло безперешкодно йде в космос, не затримуючись. Матеріал, що ефективно випромінює в цьому вікні й водночас відбиває сонячне випромінювання, здатний бути холоднішим за навколишнє повітря — без підключення до мережі й без компресора. Результати дослідження групи Func­tion­al Nanoscale Devices for Ener­gy (FINDER) опубліковані в журналі Nanopho­ton­ics.

Як основу вчені обрали полівініліденфторид (PVDF) — полімер із відомими здатностями до теплового випромінювання в інфрачервоному діапазоні. За словами керівниці проєкту COOLed Крістіни Вісенте, матеріал поєднує одразу кілька корисних властивостей: він стійкий до ультрафіолету, відштовхує воду — що забезпечує ефект самоочищення — і добре переносить погодні умови.

Головний прорив полягав не стільки у виборі матеріалу, скільки в способі його формування. Команда впровадила полімер у нанопористі шаблони з анодованого оксиду алюмінію, отримавши тривимірні структури з внутрішньою геометрією, яку можна точно контролювати. Саме наномасштабний дизайн визначає оптичну ефективність таких охолоджувачів.

Показники оптимізованої версії матеріалу вражають: вона відбиває в середньому 82,4% сонячного випромінювання та випромінює 96,7% тепла в інфрачервоному вікні 8–13 мікрометрів. Теоретична охолоджувальна потужність становить 182,3 Вт на квадратний метр при сонячній радіації 1000 Вт/м².

Минулого літа технологію випробували на даху дослідницького центру в місті Трес-Кантос поблизу Мадрида. Після обробки матеріалу ультрафіолетом, яка відбілює його й підвищує відбивну здатність, результати виявилися переконливими: у найспекотніші, сухі й сонячні дні вкрита матеріалом поверхня залишалася на 12,9 °C холоднішою за контрольний зразок без покриття — при реальній сонячній радіації 962 Вт/м².

Дослідники визнають, що технологія ще перебуває на стадії розробки, проте наголошують на доступності виробничого процесу та його сумісності з наявними промисловими лініями. Потенційні сфери застосування — фасади й дахи будівель, електронні пристрої, транспортні засоби та персональні системи охолодження. Спільна мета в усіх випадках одна — зменшити залежність від кондиціювання повітря та скоротити пов’язані з ним викиди.