CSIC araştırmacıları, güneş ışınımını kullanarak ısıyı uzaya yayan bir polimer nano yapı geliştirdi; bu yöntem binalar, araçlar ve elektroniklerde klimaya bağımlılığı azaltabilir.
Mikro ve Nanoteknoloji Enstitüsü’nden (IMN-CNM, CSIC) bir araştırma ekibi, güneşe maruz kalan yüzeyleri elektrik harcamadan soğutabilen bir nanomalzeme geliştirdi; bu, dünya elektrik tüketiminin yaklaşık yüzde 20’sinden sorumlu olan soğutmanın giderek kabaran enerji faturasını hafifletebilecek bir alternatif olarak öne çıkıyor.
REKLAM
REKLAM
Çalışma, FINDER (Functional Nanoscale Devices for Energy) grubu tarafından yürütüldü ve Nanophotonics dergisinde yayımlandı; gündüz pasif radyatif soğutma ilkesine dayanıyor. Bu teknikte, Dünya atmosferinin bir özelliğinden yararlanılıyor: kızılötesi tayfın 8 ile 13 mikrometre arasındaki bir bandında ısı, hapsolmadan doğrudan uzaya kaçabiliyor. Bu pencerede güçlü biçimde ışıma yapabilen ve aynı zamanda Güneş ışığını yansıtan bir malzeme, etrafındaki havadan bile daha soğuk kalabiliyor; üstelik ne prize ne de kompresöre ihtiyaç duyuyor.
İdeal özelliklere sahip bir polimer
Bilim insanları poliviniliden florüre (PVDF) yöneldi; bu polimer, kızılötesi bölgede ısı yayma kapasitesiyle zaten öne çıkıyordu. IMN-CNM araştırmacısı ve COOLed projesinin lideri Cristina Vicente, bu malzemenin “bir araya geldiğinde onu ideal kılan bir dizi özelliği” olduğunu söylüyor: iyi ısı yaymasının yanı sıra morötesi ışınıma dayanıklı, su itici özellik taşıyor; bu da ona kendi kendini temizleyen bir etki kazandırırken, dış ortam koşullarına da dayanıklı hale getiriyor.
İlerlemeyi asıl mümkün kılan ise malzemenin kendisinden çok, ona verilen biçim oldu. Ekip, polimeri anodize alüminyum oksitten yapılmış nanoporlu kalıpların içine nüfuz ettirdi ve iç geometrisi hassas biçimde kontrol edilebilen üç boyutlu yapılar elde etti. Bu kritik bir adım, çünkü bu tür soğutucuların optik performansı nanometre ölçeğindeki tasarımlarına bağlı.
Rakamlar da bu vaadi destekliyor: polimerin infiltre edilmesinin ardından ultra hızlı soğutma uygulanan en iyi versiyon, güneş ışığının ortalama yüzde 82,4’ünü yansıtıyor ve 8 ile 13 mikrometre arasındaki kızılötesi pencerede ısının yüzde 96,7’sini yayıyor; yani bu ısının uzaya kaçabildiği bandda.
Teorik hesaplara göre bu bileşim, 1.000 W/m²’lik güneş ışınımı altında metrekare başına 182,3 wattlık bir soğutma kapasitesine karşılık geliyor. Tres Cantos’taki çatıda yapılan deney, en yüksek 962 W/m²’lik güneş ışınımında bu değerin sahada da tutturulabildiğini gösterdi.
Çatıda neredeyse 13 derece daha serin
Teori, geçen yaz sahada sınandı; Madrid’deki Tres Cantos yerleşkesinin çatısında açık hava deneyleri yapıldı. Malzeme, onu beyazlatan ve Güneş ışığını yansıtma kapasitesini artıran bir ultraviyole ışık işlemine tabi tutulduktan sonra, sonuçlar ortaya çıktı: en sıcak, kuru ve güneşli günlerde kaplamalı yüzey, kaplamasız numuneye kıyasla 12,9°C’ye varan oranlarda daha soğuk kaldı.
Araştırmacıların kendileri, teknolojinin hâlâ geliştirilme aşamasında olduğunun altını çizse de üretim sürecinin görece ucuz ve mevcut endüstriyel süreçlerle uyumlu olduğunu vurguluyor. Bu da bina cepheleri ve çatı kaplamalarından elektronik cihazlara, araçlara ve hatta kişisel soğutma sistemlerine uzanan uygulamaların önünü açıyor; tümünün ortak hedefi ise klimalara olan bağımlılığı ve onların yol açtığı emisyonları azaltmak.