جدیدترین دستاورد محققان که آینده دنیای فناوری را دگرگون می کند / خنک سازی بدون مصرف انرژی

بنابر جدیدترین مطالعاتی که توسط محققان دانشگاه کلرادو بولدر انجام شده، روزی خواهد رسید که موادی شبیه یک رول از نوارهای پلاستیکی با توانایی خنک سازی بدون مصرف انرژی، خانه ها و نیروگاه های برق را خنک می کنند.

به گزارش گجت نیوز، برخلاف پنل های خورشیدی، این مواد حتی در نبود نور و بدون نیاز به نیروی الکتریسیته هم کار خود را انجام می دهند. به علاوه هزینه تولید این پوشش های پلاستیکی بسیار پایین بوده و برای تولید آنها به صورت انبوه، از هیچ تکنولوژی یا روش پیچیده ای استفاده نخواهد شد. شیائوبو یین، یکی از مهندسان مکانیک و از دانشمندان مواد دانشگاه کلرادو در این مورد می گوید: ما معتقدیم که این فرآیند ساخت ارزان قیمت، موجب تحول فناوری های خنک سازی در آینده خواهد شد.

خنک سازی چگونه امکان پذیراست؟

زمانی که پرتویی مثل نور خورشید به جسمی می تابد، بسته به جنس مواد مورد نظر، طول موج های مختلفی از نور منعکس، جذب یا منتقل می شود. برای مثال، موادی با رنگ مشکی مانند آسفالت تمایل زیادی به جذب بیشتر نورهای مرئی تابیده  شده به آنها دارند، درحالی که مواد کم رنگ یا براق بیشتر از جذب، نور را منعکس می کنند.

در این مطالعه، یین و همراهانش به این موضوع فکر کردند که آیا راهی برای دستکاری حرکات نور در مواد مختلف وجود دارد یا خیر؟ درواقع هدف اصلی آنها، پیدا کردن راهی برای تغییر رفتار و مشخصه های مواد با طول موج های مختلف نور و خنک شدن آنها بدون نیاز به الکتریسته بود. برای بررسی این موضوع، آنها مطالعات خود را روی سیاره زمین انجام دادند که در شب های صاف با تابش نورهای مادون قرمز به سوی کیهان  و جهان هستی، خود را خنک می کند. در این مطالعه محققان متوجه شدند که زمین طی روز با بمباران شدن توسط پرتوهای نور خورشید به شکل قابل توجهی گرم می شود.

همین موضوع، یین و همراهانش را نسبت به پیدا کردن راهی برای کنترل و خنک کردن تابش مادون قرمز همزمان با انحراف امواج نور خورشید مشکوک کرد.

در این مرحله، محققان فراماده ای سه ترکیبه را که لایه اصلی آن ورقه ای ضخیم تر از یک فویل آلومینیومی بود ابداع کردند که در ساختارش، موادی همچون پلی  (۴-متیل-۱-پنتن) نیز دیده می شد. سپس، همراه با پخش کردن ذرات بسیار کوچک شیشه ای به صورت اتفاقی در این ماده مرکب، بخش پایینی آن نیز با لایه ای نازک از نقره بازتابنده پوشیده شد.

درواقع ذره های شیشه درست به اندازه ای بودند که برای القای اثری کوانتومی با نام رزونانس فونون-پلاریتون به آن نیاز بود. این اثر زمانی رخ می دهد که یک فوتون یا ذره نور در طیف مادون قرمز با لرزش اتم های موجود در شیشه در تعامل باشد.

محققان متوجه شدند که همراه با برخورد نور خورشید به بخش بالایی این ماده، ذرات شیشه و نقره براق آن، نور مرئی را به سوی هوا برمی گردانند. در همین حال، اشعه مادون که از بخش پایینی این ماده وارد شده و از قسمت بالایی آن خارج می شود، امکان خنک شدن هر چیزی را که زیر ماده ساخته شده وجود دارد فراهم می کند.

بنابر گزارشی که 10 روز پیش محققان آمریکایی در مجله ساینس منتشر کردند، حدود 96درصد از نور خورشید تابیده شده به این ماده بازتاب می شود.

پنل خورشیدی

در آزمایش میدانی این ماده جدید و برای بررسی عملی ویژگی خنک سازی بدون مصرف انرژی آن، محققان دریافتند که این ماده توانایی ایجاد اثر خنک کنندگی برابر با 110 وات در هر متر مربع طی دوره 72 ساعته را داشته و زمانی که در معرض مستقیم نور خورشید در ظهر قرار می گیرد، اثری برابر با حداکثر 90 وات در هر متر مربع دارد. درواقع پنل های خورشیدی نیز تقریبا همین میزان از انرژی را در ساعات مشابه تولید می کنند.

گنگ تان، استاد بخش مهندسی عمران و معماری دانشگاه وایومینگ و از محققان حاضر در این مطالعه می گوید: تنها 10 تا 20 متر مربع از این مواد روی سقف یک خانه، آن را در فصل تابستان خنک نگه می دارد.

خنک سازی بدون مصرف انرژی

به گفته محققان، از این مواد جدید می توان برای خنک سازی بدون مصرف انرژی نیروگاه های حرارتی که از آب و انرژی برای خنک کردن ماشین ها استفاده می کنند، بهره برد. علاوه بر این، چنین موادی قادر به افزایش طول عمر و بهره وری پنل های خورشیدی در گرمای بیش از حد نیز هستند.

یین در این مورد می گوید: تنها با استفاده از این مواد در سطوح مختلف پنل های خورشیدی، امکان خنک کردن آن همراه با بازیابی کارایی در حدود 1 تا 2درصد وجود خواهد داشت که در مقیاس بالا، اهمیت خود را نشان می دهد.