Охлаждение зданий в жаркое время года является непростой задачей. Действительно, обычные системы кондиционирования воздуха очень энергоемкие, на них уходит до 15 процентов электроэнергии, используемой в зданиях. В поисках другого решения для эффективного охлаждения помещений инженеры из Стэнфордского университета придумали новый ультратонкий, многослойный, нанофотонный материал, который не только отражает, но и направляет тепло от здания обратно в космос, тем самым охлаждая и нашу планету.
Как известно, тепло распространяется в пространстве одним из трех способов. Первый способ – это непосредственный контакт теплого предмета с холодным, второй способ – это конвекция, ну а третий способ – это распространение в виде инфракрасных лучей. Команда инженеров из Стэнфорда во главе с профессором электротехники Шанхуи Фаном сделала упор именно на третьем способе, разработав покрытие, которое реагирует на инфракрасное излучение в световом спектре и отражает солнечные лучи, как от зеркала.
Процесс, названный инженерами как фотонное радиационное охлаждение, зависит от покрытия, которое состоит из смеси диоксида кремния (SiO2) и оксида гафния (HfO2), распыленной на тонком слое серебра. Покрытие в семь слоев имеет толщину всего 1,8 микрон – это тоньше, чем самая тонкая алюминиевая фольга, но при этом оно является своего рода метаматериалом, со свойствами, отличными от свойств компонентов, входящих в состав.
По сути, это покрытие действует как тепловой баланс с дефицитом теплоты: летом в жаркий день оно не только отражает солнечные лучи обратно в космос, но и выводит излишнюю теплоту из здания, нем самым охлаждая его, а зимой теплота сохраняется в помещениях. Что еще более важно, инженеры смогли варьировать состав покрытия так, чтобы оно захватывало инфракрасное излучение даже вокруг здания и направляло его вместе с солнечными лучами в космос.
Проведя первые испытания нового покрытия, инженеры подтвердили, что оно может отражать до 97 процентов солнечного света, а в сочетании с фотонным радиационным охлаждением оно обеспечивает снижение температуры объекта по сравнению с окружающим воздухом на пять градусов по Цельсию.
Тем не менее, инженеры считают, что, несмотря на многообещающие результаты тестирования в лабораторных условиях, новое покрытие пока еще не готово к коммерческому использованию. Среди проблем, препятствующих этому, они отмечают нерентабельность изготовления больших панелей с покрытием, которая, впрочем, вполне решаема.
