Создан материал, который усиливает естественное остывание объектов без энергетических затрат - Гранит науки - 2017-02-23

Новый пленочный метаматериал, обеспечивающий охлаждение сам по себе, сделан из стеклянных микросфер, полимера и серебра. Он понижает температуру находящихся под ним объектов, рассеивая их тепло в процессе, известном как пассивное охлаждение. Эта пленка испускает энергию в виде инфракрасного излучения и одновременно отражает солнечный свет. Авторы разработки - группа ученых из Университета Колорадо в Боулдере (CU-Boulder) – создали и испытали охлаждающую пленку в 2015 году на грант Управления перспективных исследований в области энергетики США (ARPA-E), статья о новом материале появилась в Science на прошлой неделе. Охлаждение при излучении – естественный процесс, при котором объекты теряют тепло, испуская инфракрасное излучение. При комнатной температуре все материалы излучают в этом диапазоне волны с длиной от пяти до 15 микрометров. Но обычно процесс этот не очень эффективен, поскольку ему мешают внешние влияния, нагревающие объект, такие как солнечный свет или воздушные потоки. Воздух же поглощает и излучает слабо в интервале длин волн от восьми до 13 микрометров. Так, Земля остывает по ночам, излучая инфракрасный свет через это «атмосферное окно» в космическое пространство. Интерес к материалам, которые могут усилить естественный процесс, вызывая более эффективное излучение инфракрасных волн, связан с рядом технологических задач, одна из них – охлаждение теплогенераторов без использования энергоемких установок, причем в дневное время, когда процесс пассивного охлаждения конкурирует с воздействием солнечного света. Созданный учеными из Колорадо тонкий и гибкий материал – двуслойный. Один пласт – это полимер полиметилпентен, в котором случайным образом распределились микросферы из диоксида кремния, диаметр которых восемь микрометров. Второй пласт – это серебряная подложка толщиной 200 нанометров. Вся двуслойная пленка имеет в толщину 50 микрометров. Охлаждающий эффект обеспечивает полимерный слой со стеклянными шариками, и хотя он прозрачен для всего солнечного спектра, излучает в инфракрасном диапазоне. Высокую эмиссионность пленки в инфракрасном интервале длин волн от восьми до 13 микрометров обеспечивает коллективный резонанс микросфер, именно это повышает уровень естественного пассивного охлаждения. В то же время солнечный свет, проходя через метаматериал, отражается от серебряного слоя, не вызывая нагревания пленки. Но ключевой инновацией этой работы авторы считают возможность производства охлаждающей пленки в процессе непрерывной подачи рулон за рулоном, при котором по полимеру распределяются микросферы, а другое напыляющее устройство, так же по принципу рулон за рулоном, создает серебряную подложку. Новости мировой науки вы найдете также на странице нашей программы в газете научного сообщества «Поиск».