Grupa badawcza z madryckiego Instytutu Mikro- i Nanotechnologii (IMN-CNM, CSIC) opracowała nowy nanomateriał zdolny do chłodzenia powierzchni pod wpływem promieniowania słonecznego, eliminując potrzebę zużycia energii elektrycznej. Materiał ten, choć wciąż w fazie rozwoju, wykazuje potencjał jako zrównoważona alternatywa dla konwencjonalnych systemów chłodniczych.
Zasada działania i materiał
Podstawą działania nowego rozwiązania jest pasywne chłodzenie radiacyjne w dzień (PDRC), zjawisko fizyczne umożliwiające rozpraszanie ciepła na zewnątrz w postaci promieniowania podczerwonego bez zewnętrznego nakładu energii. Aby mechanizm ten był efektywny, materiał musi odbijać większość promieniowania słonecznego, zapobiegając przegrzewaniu się, oraz skutecznie emitować zgromadzone ciepło w tzw. oknie przezroczystości atmosferycznej (między 8 a 13 mikrometrami). Jest to zakres spektrum, przez który atmosfera umożliwia ucieczkę promieniowania cieplnego w przestrzeń kosmiczną. W sprzyjających warunkach taka równowaga pozwala materiałowi osiągnąć temperaturę niższą niż otoczenie w sposób całkowicie pasywny.
Badania skupiły się na opracowaniu nowej strategii wytwarzania trójwymiarowych nanostruktur z polifluorku winylidenu (PVDF). Polimer ten charakteryzuje się wysoką zdolnością do emisji ciepła w podczerwieni. Do jego produkcji wykorzystano nanoporowate formy z tlenku glinu anodowanego.
Właściwości i optymalizacja
Cristina Vicente, badaczka z Instytutu Mikro- i Nanotechnologii, podkreśla, że polimery PVDF posiadają kombinację właściwości szczególnie odpowiednich dla tego zastosowania. Wyróżniają się bardzo dobrą emisją ciepła w podczerwieni, odpornością na promieniowanie ultrafioletowe, hydrofobowością sprzyjającą efektowi samooczyszczania oraz stabilnością w warunkach wilgotności i trwałością w ekspozycji zewnętrznej.
W celu optymalizacji zachowania materiału, naukowcy stworzyli trójwymiarową sieć nanostruktur PVDF, infiltrując polimer do nanoporowatych szablonów z tlenku glinu. Następnie materiał poddano różnym procesom chłodzenia oraz obróbce promieniowaniem ultrafioletowym, co zwiększyło jego współczynnik odbicia słonecznego poprzez wybielenie.
Wyniki testów terenowych
Teoretyczne przewidywania potwierdziły testy przeprowadzone w warunkach zewnętrznych latem 2025 roku na dachu Instytutu w Tres Cantos w Madrycie. W najbardziej sprzyjających warunkach – w ciepłe, suche dni z wysokim nasłonecznieniem – materiał obniżył temperaturę powierzchni nawet o 12,9°C w porównaniu do niepowleczonej próbki referencyjnej.
Opracowano na podstawie informacji rynkowych: HVAC / branża ogólna. Inspiracja źródłowa: Cooling Post.
