Hladni udar klima-uređaja može biti dobrodošlo olakšanje dok temperature rastu, ali „A/C“ jedinice zahtevaju velike količine energije i mogu da ispuštaju moćne gasove staklene bašte. Danas naučnici izvještavaju o ekološki prihvatljivoj alternativi – biljnom filmu koji postaje hladniji kada je izložen sunčevoj svjetlosti i dolazi u različitim teksturama i jarkim, prelijepim bojama. Materijal bi jednog dana mogao da održava zgrade, automobile i druge strukture hladnim bez potrebe za spoljnim napajanjem.
Istraživači će svoje rezultate predstaviti na prolećnom sastanku Američkog hemijskog društva (ACS). ACS proleće 2023. je hibridni sastanak koji se održava virtuelno i lično od 26. do 30. marta.
„Da biste napravili materijale koji ostaju hladniji od vazduha oko njih tokom dana, potrebno vam je nešto što reflektuje mnogo sunčeve svetlosti i ne apsorbuje je, što bi transformisalo energiju iz svetlosti u toplotu“, kaže dr Silvija Vignolini. D., glavni istraživač projekta. „Postoji samo nekoliko materijala koji imaju ovo svojstvo, a dodavanje pigmenata u boji obično bi poništilo njihove efekte hlađenja“, dodaje Vignolini.
Pasivno dnevno radijaciono hlađenje (PDRC) je sposobnost površine da emituje sopstvenu toplotu u svemir, a da je ne apsorbuje vazduh ili atmosfera. Rezultat je površina koja, bez upotrebe električne energije, može postati nekoliko stepeni hladnija od vazduha oko nje. Kada se koriste na zgradama ili drugim strukturama, materijali koji promovišu ovaj efekat mogu pomoći u ograničavanju upotrebe klima uređaja i drugih metoda hlađenja koje troše energiju.
Neke boje i filmovi koji su trenutno u razvoju mogu da postignu PDRC, ali većina njih su bele ili imaju završnu obradu u ogledalu, kaže dr Ćingčen Šen, koji predstavlja rad na sastanku. I Vinjolini i Šen su na Univerzitetu Kembridž (U.K.). Ali vlasnik zgrade koji bi želeo da koristi plavu boju PDRC ne bi imao sreće – obojeni pigmenti, po definiciji, apsorbuju određene talasne dužine sunčeve svetlosti i odražavaju samo boje koje vidimo, uzrokujući neželjene efekte zagrevanja u procesu.
Ali postoji način da se postigne boja bez upotrebe pigmenata. Mehurići sapuna, na primer, pokazuju prizmu različitih boja na svojim površinama. Ove boje su rezultat načina na koji svetlost interaguje sa različitim debljinama filma mehurića, što je fenomen koji se naziva strukturna boja. Deo Vignolinijevog istraživanja fokusira se na identifikaciju uzroka koji stoje iza različitih tipova strukturnih boja u prirodi. U jednom slučaju, njena grupa je otkrila da se nanokristali celuloze (CNC), koji su izvedeni iz celuloze koja se nalazi u biljkama, mogu pretvoriti u prelivne, šarene filmove bez dodavanja pigmenta.
Kako se ispostavilo, celuloza je takođe jedan od retkih prirodnih materijala koji mogu promovisati PDRC. Vignolini je ovo naučio nakon što je čuo govor prvih istraživača koji su napravili materijal za hlađenje filma. „Mislio sam vau, ovo je zaista neverovatno, i nikada nisam mislio da celuloza može ovo da uradi.“
U nedavnom radu, Shen i Vignolini su naslagali šarene CNC materijale sa materijalom bele boje napravljenim od etil celuloze, proizvodeći šareni dvoslojni PDRC film. Napravili su filmove sa živopisnim plavim, zelenim i crvenim bojama koji su, kada su bili izloženi sunčevoj svetlosti, bili u proseku za skoro 40 F hladniji od okolnog vazduha. Kvadratni metar filma je proizveo preko 120 vati rashladne snage, što je rival mnogim tipovima stambenih klima uređaja. Najizazovniji aspekt ovog istraživanja, kaže Šen, bio je pronalaženje načina da se dva sloja zalepe – sami po sebi, CNC filmovi su bili krhki, a sloj etil celuloze je morao da bude tretiran plazmom da bi dobio dobru adheziju. Rezultat su, međutim, bili filmovi koji su bili robusni i mogli su se pripremati nekoliko metara istovremeno u standardnoj proizvodnoj liniji.
Od stvaranja ovih prvih filmova, istraživači su poboljšavali njihov estetski izgled. Koristeći metodu modifikovanu u odnosu na pristupe koje je grupa prethodno istražila, oni prave filmove za hlađenje na bazi celuloze koji su blistavi i šareni. Takođe su prilagodili etil celulozni film da ima različite teksture, kao što su razlike između vrsta završnih obrada drveta koje se koriste u arhitekturi i dizajnu enterijera, kaže Shen. Ove promene bi ljudima dale više opcija kada bi PDRC efekte uključili u svoje domove, preduzeća, automobile i druge strukture.
Istraživači sada planiraju da pronađu načine na koje mogu da učine svoje filmove još funkcionalnijim. Prema Šenu, CNC materijali se mogu koristiti kao senzori za otkrivanje zagađivača životne sredine ili vremenskih promena, što bi moglo biti korisno ako se kombinuje sa rashladnom snagom njihovih CNC-etil celuloznih filmova. Na primer, PDRC u boji kobalta na fasadi zgrade u urbanom području sa gustoćom kolima mogao bi jednog dana da održi zgradu hladnom i ugradi detektore koji bi upozorili zvaničnike na viši nivo molekula koji izazivaju smog u vazduhu.
