به گزارش اول فارس، پژوهشگران شورای عالی تحقیقات علمی اسپانیا (CSIC) در یک دستاورد علمی تازه موفق به طراحی نانوساختار پلیمر جدیدی شده‌اند که با بهره‌گیری از تابش خورشید، گرما را مستقیما به فضای بیرونی زمین گسیل می‌کند. این نوآوری می‌تواند وابستگی ساختمان‌ها، خودروها و دستگاه‌های الکترونیکی به سیستم‌های سرمایشی و کولر را به طور چشمگیری کاهش دهد.

یک تیم پژوهشی از مؤسسه میکرو و نانوفناوری (IMN-CNM، وابسته به CSIC) این نانوماده کاربردی را توسعه داده است که توانایی خنک‌سازی سطوح قرار گرفته در معرض آفتاب را بدون کوچک‌ترین مصرف برق دارد. این دستاورد گزینه‌ای امیدبخش برای کاستن از بار رو به افزایش مصرف انرژی در حوزه سرمایش به شمار می‌رود که هم‌اکنون نزدیک به ۲۰ درصد از کل برق مصرفی جهان را به خود اختصاص داده است.

این کار پژوهشی که به سرپرستی گروه «ابزارهای نانومقیاس کارکردی برای انرژی» (FINDER) انجام شده و در نشریه معتبر Nanophotonics به چاپ رسیده، بر پایه سازوکار سرمایش تابشی غیرفعال در طول روز پایه‌ریزی شده است. این روش از ویژگی منحصربه‌فرد جو زمین بهره می‌برد؛ جایی که در بخشی از طیف فروسرخ و در بازه ۸ تا ۱۳ میکرومتر، پنجره‌ای وجود دارد که گرما می‌تواند بدون به دام افتادن در جو، به طور مستقیم به اعماق فضا فرار کند. ماده‌ای که در این بازه طول موج گرما را به خوبی ساطع کرده و همزمان نور خورشید را بازتاب دهد، بدون نیاز به جریان برق و کمپرسور خنک‌تر از محیط پیرامون خود باقی می‌ماند.

دانشمندان برای دستیابی به این هدف، از پلی‌وینیلیدن فلوراید (PVDF) استفاده کرده‌اند؛ پلیمری که از پیش به سبب توانایی بالا در گسیل گرمایی در ناحیه فروسرخ شناخته می‌شد. کریستینا ویسنته، پژوهشگر IMN-CNM و مدیر پروژه COOLed در این زمینه اعلام کرده است که این ماده مجموعه‌ای کامل از خواص مورد نیاز را در خود جای داده و آن را برای این کاربری ایده‌آل ساخته است. این پلیمر علاوه بر گسیل عالی گرما، در برابر تابش فرابنفش مقاومت بالایی دارد، دارای خاصیت آب‌گریزی و خودتمیزشوندگی است و در شرایط گوناگون جوی پایداری مطلوبی از خود نشان می‌دهد.

نکته کلیدی و تمایز اصلی این پیشرفت علمی، در شیوه ساخت و شکل‌دهی پلیمر نهفته است. محققان این پلیمر را درون قالب‌های نانوحفره‌ای از جنس اکسید آلومینیوم آندایزشده نفوذ دادند و ساختارهای سه‌بعدی منظمی تولید کردند که هندسه داخلی آن‌ها با دقت نانومتری قابل کنترل است. از آنجا که کارایی نوری سیستم‌های سردکننده تابشی وابستگی مستقیمی به طراحی مقیاس نانو دارد، این شیوه قالب‌گیری موجب ارتقای چشمگیر عملکرد نهایی شده است.

بررسی‌ها و داده‌های آزمایشگاهی حاکی از آن است که نسخه بهینه‌شده این نانوساختار که تحت فرایند سرمایش فوق‌سریع قرار گرفته، به طور میانگین ۸۲٫۴ درصد از تابش خورشید را بازتابانده و ۹۶٫۷ درصد از گرما را دقیقا در پنجره فروسرخ ۸ تا ۱۳ میکرومتر به بیرون گسیل می‌کند. از نظر تئوری، این مشخصات توان سرمایشی ۱۸۲٫۳ وات بر متر مربع را زیر تابش ۱۰۰۰ وات بر متر مربع خورشید فراهم می‌آورد که این موضوع در عمل نیز تایید شده است.

این فناوری در روزهای گرم تابستان روی پشت‌بام ساختمانی در منطقه ترس کانتوس در حومه مادرید با تابش خورشیدی حداکثر ۹۶۲ وات بر متر مربع به بوته آزمایش گذاشته شد. پس از اعمال تیمار نوری فرابنفش روی ماده برای افزایش سفیدی و توان بازتابندگی نور، نتایج میدانی نشان داد که در گرم‌ترین و خشک‌ترین ساعات روز، سطح پوشش‌داده‌شده تا ۱۲٫۹ درجه سانتی‌گراد خنک‌تر از نمونه‌های بدون پوشش باقی می‌ماند.

اگرچه این پروژه هنوز در مراحل تحقیق و توسعه قرار دارد، اما به گفته پژوهشگران، فرایند تولید آن ارزان‌قیمت بوده و سازگاری کاملی با خطوط تولید و فرایندهای صنعتی موجود دارد. این ویژگی مهم مسیر را برای استفاده گسترده در نمای بیرونی و پشت‌بام ساختمان‌ها، پوشش بدنه خودروها، خنک‌سازی مدارها و دستگاه‌های الکترونیکی و سیستم‌های سرمایش فردی هموار کرده و گامی موثر در مسیر کاهش وابستگی به کولرها و مهار انتشار گازهای گلخانه‌ای خواهد بود.