บาคาร่า a zero-energy material that looks like plastic wrap.วัสดุใหม่ที่บางพอ ๆ กับอลูมิเนียมฟอยล์สามารถใช้เพื่อทําให้บ้านหรือโรงไฟฟ้าเย็นลงได้โดยไม่ต้องใช้ไฟฟ้าหรือน้ําใด ๆ วัสดุนี้ควบคุมคุณสมบัติของแสงเพื่อสะท้อนรังสีของดวงอาทิตย์ในขณะที่ปล่อยให้วัตถุที่อยู่ด้านล่างแผ่ความร้อนอย่าง
อดทนเพื่อทําให้เย็นลง (เครดิตภาพ: เกล็น อาซาคาวะ)
วัสดุยิ่งยวดแห่งอนาคตที่สะท้อนความร้อนซึ่งดูเหมือนม้วนพลาสติกห่อวันหนึ่งสามารถทําให้ทั้งบ้านและโรงไฟฟ้าเย็นลงโดยไม่ต้องใช้พลังงานใด ๆ ตามการศึกษาใหม่ซึ่งแตกต่างจากแผงโซลาร์เซลล์วัสดุยังคงทํางานต่อไปแม้ในขณะที่พระอาทิตย์ตกดินโดยไม่มีไฟฟ้าเพิ่มเติม และห่อพลาสติกประกอบด้วยวัสดุราคาถูกและง่ายต่อการผลิตที่สามารถผลิตได้ง่ายบนม้วน”เรารู้สึกว่ากระบวนการผลิตต้นทุนต่ํานี้จะมีการเปลี่ยนแปลงสําหรับการใช้งานในโลกแห่งความเป็นจริง” Xiaobo Yin วิศวกรเครื่องกลและนักวิทยาศาสตร์วัสดุที่มหาวิทยาลัยโคโลราโดโบลเดอร์กล่าวในแถลงการณ์
การระบายความร้อนแบบแผ่รังสี
เมื่อรังสีเช่นแสงแดดกระทบกับวัตถุความยาวคลื่นของแสงที่แตกต่างกันสามารถสะท้อนส่งหรือดูดซับขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของวัสดุ ตัวอย่างเช่นวัสดุสีดําเช่นแอสฟัลต์มีแนวโน้มที่จะดูดซับแสงที่มองเห็นได้มากที่สุดในขณะที่วัตถุที่ซีดหรือเงางามมักจะสะท้อนแสงนั้น [50 ข้อเท็จจริงที่น่าสนใจเกี่ยวกับดาวเคราะห์โลก]
หยินกล่าวว่าเขาและเพื่อนร่วมงานของเขาสงสัยว่าพวกเขาสามารถจัดการกับการเคลื่อนที่ของแสงผ่านวัสดุเพื่อให้สารเย็นลงอย่างมีประสิทธิภาพวัตถุอย่างอดทนโดยไม่ต้องใช้ไฟฟ้า ในการทําเช่นนั้นพวกเขามองไปที่ยักษ์: โลกซึ่งในคืนที่อากาศแจ่มใสจะทําให้ตัวเองเย็นลงโดยการแผ่แสงอินฟราเรดออกสู่จักรวาล สิ่งที่จับได้คือโลกร้อนขึ้นอย่างมากในระหว่างวันเนื่องจากรังสีดวงอาทิตย์ที่เข้ามาถล่มโลก
อย่างไรก็ตามทีมงานสงสัยว่ามีวิธีควบคุมการระบายความร้อนด้วยอินฟราเรดแบบแผ่รังสีในขณะที่เบี่ยงเบนรังสีที่เข้ามาจากดวงอาทิตย์ไปพร้อม ๆ กันหยินกล่าว
ทีมงานได้คิดค้นวัสดุเมตาวัสดุสามสารประกอบซึ่งมีชั้นฐานเป็นแผ่นหนากว่าอลูมิเนียมฟอยล์เล็กน้อยทําจากโพลีเมทิลเพนทีนโพลีเมอร์แบบซีทรู จากนั้นนักวิจัยจะสุ่มสลับลูกปัดแก้วขนาดเล็กทั่วทั้งวัสดุและเคลือบด้านล่างด้วยชั้นบาง ๆ ของเงินสะท้อนแสง
ลูกปัดแก้วมีขนาดที่เหมาะสมในการกระตุ้นให้เกิดเอฟเฟกต์ควอนตัมที่เรียกว่าเสียงสะท้อนของโฟนอน
โพลาริตัน ผลกระทบนี้เกิดขึ้นเมื่อโฟตอน, หรืออนุภาคแสง, ในสเปกตรัมอินฟราเรดทําปฏิกิริยากับการสั่นสะเทือนในอะตอมของแก้ว. นักวิจัยพบว่าเมื่อแสงแดดกระทบด้านบนของวัสดุลูกปัดแก้วและด้านล่างสีเงินมันวาวของวัสดุกระจายแสงที่มองเห็นได้กลับออกไปในอากาศ ในขณะเดียวกันรังสีอินฟราเรดก็ไหลผ่านด้านล่างออกไปทางด้านบนของวัสดุทําให้สิ่งที่อยู่ใต้วัสดุเย็นลงผู้ตรวจสอบกล่าว
โดยรวมแล้วประมาณ 96 เปอร์เซ็นต์ของแสงแดดที่กระทบวัสดุเด้งกลับออกมานักวิจัยรายงานเมื่อวันที่ 9 กุมภาพันธ์ในวารสาร Science เฉดสีเย็นเมื่อนักวิจัยทดสอบวัสดุในสนามพวกเขาพบว่ามันสร้างผลการระบายความร้อนเทียบเท่ากับประมาณ 110 วัตต์ต่อตารางเมตรในช่วงเวลา 72 ชั่วโมงและสูงถึง 90 วัตต์ต่อตารางเมตรเมื่อเผชิญกับแสงแดดโดยตรงตอนเที่ยงสูงนักวิทยาศาสตร์กล่าวในแถลงการณ์ นั่นคือพลังงานจํานวนเท่ากันกับที่ผลิตโดยแผงโซลาร์เซลล์ทั่วไปในช่วงเวลานั้น (วัสดุเย็นตัวลงเรื่อย ๆ แต่ไม่ได้ให้พลังงานเหมือนแผงโซลาร์เซลล์)
”เพียง 10 ถึง 20 ตารางเมตร [107 ถึง 215 ตารางฟุต] ของวัสดุนี้บนดาดฟ้าสามารถทําให้บ้านครอบครัวเดี่ยวเย็นลงได้อย่างสวยงามในฤดูร้อน” Gang Tan ผู้เขียนร่วมการศึกษาศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมโยธาและสถาปัตยกรรมที่มหาวิทยาลัยไวโอมิงกล่าวในแถลงการณ์นักวิจัยกล่าวว่าวัสดุใหม่นี้ยังสามารถใช้เพื่อระบายความร้อนให้กับโรงไฟฟ้าเทอร์โมอิเล็กทริกซึ่งปัจจุบันใช้น้ําและพลังงานเพื่อให้เครื่องจักรเย็นลง นอกจากนี้วัสดุใหม่สามารถเพิ่มอายุการใช้งานและปรับปรุงประสิทธิภาพการทํางานของแผงโซลาร์เซลล์ซึ่งมักจะร้อนเกินไปที่จะทํางานได้อย่างมีประสิทธิภาพนักวิทยาศาสตร์กล่าว
”เพียงแค่ใช้วัสดุนี้กับพื้นผิวของแผงโซลาร์เซลล์ เราสามารถทําให้แผงเย็นลงและกู้คืนประสิทธิภาพพลังงานแสงอาทิตย์ได้อีก 1 ถึง 2 เปอร์เซ็นต์” หยินกล่าว “นั่นสร้างความแตกต่างอย่างมากในวงกว้าง”
