الهام از بال پروانه برای ساخت خنک کننده نانوساختار

به گزارش روز پنجشنبه گروه علم و آموزش ایرنا از تارنمای آزونانو، صفحات فیلم‌های جدیدی که محققان ساختند، هیچ نوری را جذب نمی‌کنند و می‌توان از آنها در قسمت بیرونی ساختمان‌ها، وسایل نقلیه و تجهیزات برای کاهش انرژی مورد نیاز برای خنک کردن استفاده کرد.

وانلین وانگ سرپرست تیم تحقیقاتی از دانشگاه شنژن در چین گفت: در ساختمان‌ها از مقادیر زیادی انرژی برای خنک‌کننده‌ها و تهویه استفاده می‌شود. صفحات فیلم‌های خنک‌کننده جدید می‌تواند به پیشبرد پایداری انرژی و کاهش انتشار دی‌اکسید کربن کمک کند.

محققان نشان دادند فیلم‌هایی که آنها توسعه داده‌اند دمای اشیای رنگی را چند درجه سانتی‌گراد پایین‌تر از دمای محیط پایین می‌آورد. آنها همچنین دریافتند که وقتی تمام روز در خارج از محیط ساختمان قرار گیرند، نسخه آبی فیلم‌ها تقریباً ۲۶ درجه سانتیگراد خنک تر از رنگ آبی رایج در خودروها است. این نتایج نشان‌دهنده صرفه‌جویی در مصرف انرژی سالانه تقریباً ۱۳۷۷ MJ/m۲ است.

وانگ گفت: با فیلم های جدید، بدون توجه به رنگ، اشباع شدن یا روشنایی، عملکرد خنک‌کنندگی عالی حاصل می‌شود. آنها حتی می‌توانند در منسوجات برای ایجاد لباس با هر رنگی که در دمای گرم راحت باشد استفاده شود.

یک خودروی آبی، آبی به نظر می رسد زیرا نور زرد را جذب می‌کند و نور آبی را منعکس می‌کند. مقدار زیادی از نوری که جذب می شود، خودرو را گرم می کند. با این حال، پروانه‌های مورفو، رنگ آبی بسیار اشباع خود را بر اساس نانوساختار بال‌های خود تولید می‌کنند. برای طراحی نانوفیلم خنک‌کننده از این ساختارها تقلید می‌شود تا رنگ‌های شادی ایجاد شود که برخلاف رنگ‌ها سنتی نور را جذب نمی‌کند.

محققان برای ایجاد نانوفیلم‌های الهام گرفته از مورفو، یک ماده با ساختار بی نظم را در زیر یک ماده چند لایه ساخته شده از دی اکسید تیتانیوم و دی اکسید آلومینیوم قرار دادند. سپس این ساختار را روی یک لایه نقره قرار دادند که منعکس‌کننده تمام نور است، بنابراین از جذب اشعه خورشیدی و گرمایش مرتبط با آن جلوگیری می‌شود.

رنگ فیلم با توجه به اینکه چگونه مؤلفه‌های موجود در ساختار چند لایه نور را منعکس می‌کنند، تعیین می‌شود. به عنوان مثال، برای ایجاد رنگ آبی، مواد چند لایه به گونه‌ای طراحی شده است که نور زرد را در محدوده بسیار باریک از زوایای منعکس کند در حالی که ساختار بی‌نظم نور آبی را در یک منطقه وسیع پراکنده می‌کند.

برای آزمایش این فناوری جدید، محققان فیلم‌های آبی، زرد و سفید در خارج از فضای ساختمان در دانشگاه شنژن قرار دادند، این رنگ‌ها در زمستان و تابستان روی سطحی مانند سقف، خودرو، پارچه و تلفن‌های همراه از ۹ صبح تا ۱۶ قرار گرفت. با استفاده از حسگرهای ترموکوپل و دوربین‌های مادون قرمز برای اندازه‌گیری دما، آنها دریافتند که فیلم‌های خنک‌کننده در زمستان بیش از ۱۵ درجه سانتیگراد خنک تر و در تابستان حدود ۳۵ درجه سانتیگراد خنک تر از سطوح رایج هستند.