Transferul căldurii în spațiu
Inginerii de la Stanford au inventat un material revoluționar care poate ajuta la răcirea clădirilor chiar și în zilele însorite, folosind o oglindă ce ține căldura departe de clădiri și o trimite direct în spațiu.
O echipă condusă de profesorul de inginerie electrică Shanhui Fan și cercetătorul asociat Aaswath Raman, a scris despre această descoperire privind economisirea energiei în revista Nature.
Potrivit phys.org, „inima” invenției este un material ultrasubțire, format din mai multe straturi, care poate face față luminii (vizibile și invizibile), într-un nou mod.
Lumina invizibilă sub formă de radiație infraroșie este unul dintre modurile prin care toate obiectele și organismele vii emană căldură. Când stăm în fața unui cuptor închis, fără să îl atingem, căldura pe care o simțim este lumina infraroșie.
Ei bine, prin invenția lor, cercetătorii de la Stanford au reușit să trimită în spațiu această lumină invizibilă, care transmite căldură.
Desigur, și soarele încălzește clădirile. Noul material, pe lângă faptul că înlătură lumina infraroșie, este, de asemenea, o oglindă foarte eficientă, care reflectă toată lumina soarelui ce atinge suprafața ei.
Rezultatul este ceea ce echipa de la Stanford numește răcirea prin radiație fotonică. Cercetătorii spun că au proiectat materialul în așa fel încât să fie rentabil și să poată fi implementat la scară largă pe acoperișurile clădirilor.
Deși e încă o tehnologie tânără, ei cred că în viitor vor putea reduce cererea de energie electrică.
„Această echipă a demonstrat cum se face răcirea pasivă a unei structuri prin radierea căldurii în întunericul rece din spațiu”, a declarat Burton Richter, fizicianul laureat al Premiului Nobel, profesor emerit la Stanford.
O lume care se află în procesul de încălzire are nevoie de tehnologii de răcire care nu necesită electricitate, spune Raman, autorul principal al studiului. „Peste tot în lumea aflată în curs de dezvoltare, răcirea prin radiația fotonică a adus o nouă modalitate de răcire în regiunile rurale, în plus față de cererile exorbitante de aer condiționat din zonele urbane”, a precizat acesta.
O fereastră în spațiu
Adevărata descoperire este modul în care materialul de la Stanford trimite căldura departe de clădiri.
Căldura poate fi transferată în trei moduri: conducția, convecție și radiația. Conducția transferă căldura prin atingere. Acesta este motivul pentru care nu atingem o tigaie sau un cuptor fără o mănușă.
Convecția căldurii se face prin mișcarea fluidelor sau a aerului. Este aerul acela cald, care iese atunci când deschidem ușa de la cuptor.
Transferurile radiației termice sub formă de lumină infraroșie sunt emanate de către obiecte, proces care nu poate fi observat cu ochiul liber.
Materialul ultrasubțire a fost atent construit, cu scopul de a trimite această lumină infraroșie departe de clădiri, la o frecvență exactă, care îi permite să treacă prin atmosferă fără să încălzească aerului, un element cheie, având în vedere pericolele încălzirii globale.
„E ca și cum am avea o fereastră în spațiu”,spune Fan.
Totuși, transmiterea căldurii în spațiul nu este suficientă pentru finalizarea procesului.
Materialul acționează, de asemenea, ca o oglindă foarte eficientă, prevenind ca 97% din lumina soarelui să atingă clădirile.
„Am creat un radiator care se întâmplă să fie și o oglindă excelentă”, punctează Raman.
Împreună, radiația și reflecția fac răcirea prin radiație fotonică mai rece cu aproape 9 grade Fahrenheit față de aerul înconjurător în timpul zilei.
Materialul are doar 1,8 microni grosime, fiind mai subțire decât cea mai subțire folie de aluminiu.
Echipa vede acest proiect ca un prim pas spre folosirea răcirii drept o resursă. În același mod în care lumina soarelui oferă o sursă de energie solară regenerabilă, universul rece furnizează o întindere aproape nelimitată unde se poate transmite căldura.
Roxana Muntean
