Kuna temperatuurid tõusevad kogu maailmas, kuidas hoida meie kodud ja muud hooned jahedana? Meie seas jõukamad lõhkavad õhukonditsioneeri, mis on tõhus, kuid kahjustab keskkonda ainult tänu suuremale energiatarbimisele veelgi. Vähem õnnelikud lihtsalt kannatavad või isegi surevad kuumalainete käes.
Columbia ülikooli teadlastel on uudne lahendus hoonete jahutamiseks, ühe sõnul võiks see aidata vähendada kliimamuutuste koormust. See on valge värv - tehniliselt polümeerkate -, mis kasutab õhu jahutamiseks lõpmatuseni pisikesi auke.
Kate on näide passiivsest päevasest radiatiivsest jahutusest (PDRC), kus pind jahtub, peegeldades päikesevalgust ja soojust tagasi atmosfääri. Valgeid valgust peegeldavaid värve on PDRC jaoks juba pikka aega kasutatud. Kuid need sisaldavad tavaliselt pigmente, mis neelavad valgust, ja need peegeldavad pikemat päikese lainepikkust ebatäiuslikult.
Columbia meeskonna väljatöötatud kattekihil on seevastu vahtjasarnane pind, mis on täis nanomõõtmelisi auke. Selle loomiseks võtsid teadlased pigmendi valgest värvist ja asendasid selle nende pisikeste aukudega. See muudab tavaliselt läbipaistva polümeeri valgeks. Avad hajuvad ja peegeldavad kõiki päikesevalguse lainepikkusi, muutes kattekihi PDRC-s palju paremini kui traditsiooniline värv.
"[Traditsioonilised valged värvid] peegeldavad tavaliselt ainult 85 protsenti kogu päikesevalgusest, kuid neelavad ülejäänud osa ja soojenevad, " ütleb rakendusfüüsika professor Nanfang Yu, kes töötas täna ajakirjas Sci ence avaldatud uurimistööga. "Seevastu meie välja töötatud kate peegeldab 96–99 protsenti kogu päikesevalgusest - ultraviolett, nähtav ja infrapuna -, mis on märkimisväärselt kõrge ja võib jääda ümbritseva õhu temperatuurile madalamale ka tugeva päikesevalguse korral."
Teised teadlased on jahutamise saavutamiseks kasutanud sarnaseid päikesest peegelduvaid meetodeid, ütles Buffalo ülikooli keemia- ja biotehnoloogia professor Mark Swihart, kes uuringutega ei tegelenud.
"Kuid siin on uus aga suhteliselt lihtne ja nutikas vahend tulemuse saavutamiseks, " ütleb ta. Nagu kõige paremini võin öelda, pole keegi varem teinud ettepaneku kasutada passiivse jahutuse jaoks selliseid poorseid polümeere. Teose uudsus seisneb selle väga lihtsa passiivse jahutusefekti saavutavate filmide moodustamise meetodi valimises. ”
Kuna meetod on nii lihtne, võiks Swihart öelda, et seda on suhteliselt lihtne ja odav toota ja suurtes kogustes peale kanda - kattekihti võiks näiteks valmistada suurtes rullides ja kasutada nagu tapeeti.
"Ma arvan, et sellel võib olla märkimisväärne praktiline potentsiaal, " ütleb ta.
Kate töötab kõige paremini päikselises kliimas - uuring leidis, et see vähendas Arizona kõrbes kuumus 6 kraadi Celsiuse järgi. Kuid see toimib hästi ka uduses ja troopilises keskkonnas - see vähendas Bangladeshis kuumust 3 kraadi Celsiuse järgi. See tähendab, et seda saab kasutada tohutult erinevates seadetes kogu maailmas.
Kattekihti on lihtne peale kanda, see töötab põhimõtteliselt nagu tavaline värv. Seda saab kasutada peaaegu igal pinnal, katustest kuni veemahutiteni kuni sõidukiteni. Meeskond katsetas ka erinevat värvi katte valmistamist, lootuses muuta toode atraktiivsemaks laiemale publikule. Värvi lisamine vähendab jahutusastet, kuid jõudlus on siiski parem kui värvilistel kommertsvärvidel.
"See on oluline inimese maitse osas, " ütleb doktorant ja uuringu juhtiv autor Jyotirmoy Mandal. "Kõik ei taha oma majale valget katust ja värvifirmad on aastakümneid püüdnud välja töötada" lahedaid värve "."
Teadlased keskenduvad nüüd vee- või alkoholipõhiste süsteemide kasutamisele sarnaste jahutusomadustega katete valmistamiseks, mis võiks muuta toote keskkonnasõbralikumaks ja hõlpsasti kasutatavaks. Samuti otsitakse uusi võimalusi kasutuselt kõrvaldatud polümeeride taaskasutamiseks.
Meeskond loodab, et kattekihti saab lõpuks kasutada kohtades kõrbetest troopilistesse piirkondadesse keskmise kliimaga kohtadesse - sisuliselt kõikjale, kus kuumus on pigem probleem kui külm. See võib olla kasulik ka väga erinevates majandusolukordades.
"Ressursirikastes tingimustes võib kate vähendada kliimaseadmete kulusid, " ütleb uurimistööga tegelenud materjaliteaduse ja tehnikateaduste professor Yuan Yang. "Ressursivaestes olukordades, kus elektriline jahutamine pole taskukohane või puudub - näiteks Lõuna-Aasia maapiirkondades või Aafrikas - võib keskkonnatingimuste jahtumine leevendust pakkuda."
Kattekiht, kui seda kasutatakse korraga piisavalt hoonetel, võib aidata ka niinimetatud „linnasoojussaartel” hakkama saada - linnapiirkonnad, mis on tänu lähestikku paiknevatele hoonetele ja paljudele inimtegevusele ümbritsevaga võrreldes palju kuumemad. Kuna maailm jätkub linnastumisega, on need kuumuse saared üha suuremaks probleemiks - kuumalained tapavad ebaproportsionaalselt palju linnaelanikke.
"Selline pingutus nõuab aga laialdast koostööd teadlaste, linnaplaneerijate ja poliitikakujundajate vahel, " ütleb Mandal. "Loodame, et meie töö levitab teaduslikes ringkondades teadlikkust radiatsiooni jahutamise potentsiaalist."
