Vědci z Institutu mikro- a nanotechnologií (IMN-CNM, CSIC) vyvinuli nanomateriál, který dokáže chladit povrchy vystavené slunci bez použití elektřiny. Technologie by mohla snížit spotřebu energie na chlazení, která tvoří téměř 20 procent celosvětové spotřeby elektřiny.

Chlazení bez elektrické sítě

Studii vedl tým Functional Nanoscale Devices for Energy (FINDER) a výsledky zveřejnil v časopise Nanophotonics. Metoda využívá takzvané denní pasivní radiační chlazení, které staví na vlastnosti zemské atmosféry propouštět teplo přímo do vesmíru v infračerveném pásmu mezi 8 a 13 mikrometry. Materiál, který v tomto pásmu silně vyzařuje a zároveň odráží sluneční záření, může být chladnější než okolní vzduch bez jakéhokoli zdroje energie.

Výzkumníci zvolili polyvinylidenfluorid (PVDF), polymer známý schopností vyzařovat teplo v infračerveném spektru. Vedoucí projektu COOLed Cristina Vicente vysvětluje, proč tým sáhl právě po tomto materiálu.

„Kombinuje vlastnosti, díky kterým je ideální… odolává ultrafialovému záření a odpuzuje vodu“ — Cristina Vicente, vedoucí projektu COOLed

Klíč k úspěchu nespočívá jen v samotném materiálu, ale ve způsobu jeho zpracování. Tým infiltroval polymer do nanoporézních šablon z anodizovaného oxidu hlinitého a vytvořil trojrozměrné struktury s přesně řízenou vnitřní geometrií, která určuje optické vlastnosti výsledného chladiče.

Optimalizovaná verze materiálu, upravená ultrarychlým chlazením po infiltraci polymeru, odráží v průměru 82,4 procenta dopadajícího slunečního záření a vyzařuje 96,7 procenta tepla v pásmu 8 až 13 mikrometrů. Podle výpočtů tato kombinace odpovídá chladicímu výkonu 182,3 wattu na metr čtvereční při slunečním záření 1000 W/m².

Test na střeše potvrdil teorii

Test na střeše v Tres Cantos u Madridu s vrcholovým ozářením 962 W/m² tuto hodnotu potvrdil v reálných podmínkách. Materiál byl navíc vystaven ultrafialovému záření, které jej zesvětluje a zvyšuje jeho odrazivost slunečního záření.

V nejteplejších, nejsušších a nejslunečnějších dnech zůstal upravený povrch až o 12,9 stupně Celsia chladnější než neošetřený vzorek. Vědci uvádějí, že technologie je stále ve vývoji, výrobní proces je ale poměrně levný a slučitelný s existujícími průmyslovými postupy.

Podle výzkumníků se otevírá prostor pro uplatnění materiálu na fasádách budov, střechách, elektronických zařízeních, vozidlech i v osobních chladicích systémech. Cílem je snížit závislost na klimatizaci a s ní spojené emise.